一种用于测量M-Z电光调制器1dB压缩点的方法及装置与流程

一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的方法及装置
技术领域
1.本发明属于m-z型光强度调制器领域，具体涉及一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的方法及装置。


背景技术：

2.m-z型光强度调制器(mach zehnder光强度调制器)是光纤通信、光纤传感中的重要器件，可用于载波抑制、脉冲发生、脉冲选择。1db压缩点是m-z型光强度调制器的重要指标；如何高效、准确、低成本的测量1db压缩点是目前m-z型光强度调制器领域中亟待解决的问题。
3.目前常用的测量1db压缩点的方法为采用光电探测器和频谱仪相结合的方式对被测器件进行测量，即调节直流电源控制待测器件于正交点，设置信号源在指定频率输出一个小功率信号，观察频谱仪上同频率处接收的信号功率，逐渐增大信号的输出功率，并记录信号源的输出功率和当前频谱仪在该频点处接收的信号功率；当接收到的功率满足设置的条件时，则对应的信号源输出功率为被测器件的1db压缩点。该测试方法简单直接，但是在测试过程中，随着输入功率的增大，信号源和光电探测会进入非线性区，影响测试结果；并且上述测量方法中需要用到高速光电探测器、频谱仪和大功率信号源，其测试的成本高；如何在提高测量结果的准确性的基础上降低测试的成本是一种亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.为解决以上现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的方法，该方法包括将光源信号发送到待测器件中，向待测器件施加直流偏压，调节直流偏压，并测量当前待测器件的最大输出光功率和最小输出光功率；对待测器件施加射频信号和直流偏压，调节直流偏压，测量当前待测器件的最小输出光功率，并记录射频信号的输入功率；根据无射频信号时的最大输出光功率、无射频信号时的最小输出光功率以及有射频信号时的最小输出光功率、有射频信号时的射频信号输入功率计算被测试器件的1db压缩点。
5.优选的，测量待测器件输出光功率的仪器为光功率计。
6.优选的，对待测器件施加的射频信号为小信号；设置的小信号功率最大为1db压缩点功率的1/30。
7.优选的，1db压缩点计算公式为：
[0008][0009]
其中，p
in
表示输入待测器件的射频信号功率，p
max
表示无射频信号时的最大输出光功率，p
min
表示无射频信号时的最小输出光功率，表示有射频信号时的最小输出光功率。
[0010]
一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的装置，该装置包括：光源、信号源、直流电源、待测器件以及光功率计；所述光源用于产生光信号，将该光信号通过输入光纤传输到待测器件的输入端口；所述信号源用于产生射频信号，将产生的射频信号输入到待测器件的射频输入端口；所述直流电源用于产生直流偏压，将直流偏压输入到待测器件的偏置端口；光功率计通过输出光纤连接待测器件的输出端，用于测量待测器件输出光功率。
[0011]
优选的，信号源产生的射频信号为小信号；设置的小信号功率最大为1db压缩点功率的1/30。
[0012]
进一步的，号源产生的射频信号频率远大于光功率计的采样频率，信号源产生的射频信号频率至少为光功率计采样率的10倍。
[0013]
优选的，1db压缩点计算公式为：
[0014][0015]
本发明采用光功率计对待测器件的输出光功率进行直接测量，提高了测量效率和准确度，降低了测量成本，简化了测量过程。
附图说明
[0016]
图1为一种m-z型光强度调制器1db压缩点测量原理示意图；
[0017]
图2为本发明的m-z型光强度调制器1db压缩点测量原理示意图。
具体实施方式
[0018]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]
目前，用于测量m-z电光调制器1db压缩点的主要方法如同1所示，根据图1所示连接待测器件以及相关器件；调节直流电源控制待测器件于正交点，设置信号源在指定频率输出一个功率值为p
′
in
的小功率信号，观察频谱仪上同频率处接收的信号功率为p
′
out
，逐渐增大信号源输出功率，同时记录信号源输出功率p
in
及当前频谱仪在该频点处接收的信号功率p
out
，当p
in-p
′
in
＝p
out-p
′
out
1时，对应的p
in
就是被测器件的1db压缩点，即p
1db
。
[0020]
一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的方法的具体实施方式，如图2所示，该方法包括：将光源信号发送到待测器件中，向待测器件施加直流偏压，调节直流偏压，并测量当前待测器件的最大输出光功率和最小输出光功率；对待测器件施加射频信号和直流偏压，调节直流偏压，测量当前待测器件的最小输出光功率，并记录射频信号的输入功率；根据无射频信号时的最大输出光功率、无射频信号时的最小输出光功率以及有射频信号时的最小输出光功率、有射频信号时的射频信号输入功率采用1db压缩点计算公式计算被测试器件的1db压缩点。
[0021]
用于本方法的1db压缩点计算公式推导过程及原理如下：
[0022]
首先，待测器件在对光信号进行调制过程中，通过上路光场的振幅为a，通过下路
光场的振幅为b，在m-z干涉仪结构下，上下两路光场的调制效率相同，方向相反；通过偏压调节，将器件工作点设置为最小功光率输出点，即将上下两路光信号的光程差为π。
[0023]
在无射频信号时计算待测器件的最大输出光功率和最小输出光功率的过程包括：根据上路光场振幅和下路光场振幅计算最大输出光功率和最小输出光功率；最大输出光功率为上路光场振幅与下路光场振幅和的平方，最小输出光功率为上路光场振幅与下路光场振幅差的平方。
[0024]
无射频信号输入时的最大输出光功率：
[0025]
p
max
＝(a b)2[0026]
无射频信号输入时的最小输出光功率：
[0027]
p
min
＝(a-b)2[0028]
其中，a表示输入信号经m-z调制器后上路光场的振幅，b表示输入信号经m-z调制器后下路光场的振幅。
[0029]
计算施加射频信号后的最小输出光功率的过程包括：获取输入的射频信号功率；输入的光信号经施加射频信号的待测器件调制后得到输出光场；获取输出光场的共轭复数，将输出光场与输出光场的共轭复数相乘，得到施加射频信号后的最小输出光功率。
[0030]
输出光场的表达是为：
[0031][0032]
其中，ωc表示光信号频率，t表示输入信号的时间，p
in
表示输入待测器件的射频信号功率，p
1db
表示器件的1db压缩点，ωe表示输入射频信号的频率。
[0033]
则根据输出光场计算输出光功率的表达式为：
[0034][0035]
其中，e
out
表示输出光场，表示输出光场的共轭复数。
[0036]
当输入的射频信号为小信号时，即p
in
趋向于负无穷时，对输出光功率作小信号近似，其表达式为：
[0037][0038]
采用光功率计测量时，所得功率值为采样周期内的平均值；设置输入射频信号的频率远大于功率计的采样频率，测得的功率值可近似写为单个信号周期内的积分，其表达式为：
[0039][0040]
根据无射频信号时的最大输出光功率和最小输出光功率以及有射频信号时的最小输出光功率和射频信号的输入功率计算被测试器件的1db压缩点的公式为：
[0041][0042]
其中，p
in
表示输入待测器件的射频信号功率，p
max
表示最大射频输出功率，p
min
表示最小射频输出功率，表示有射频信号时的最小输出光功率。式中，光功率计测得值p
max
、p
min
、单位为毫瓦(mw)，输入射频功率p
in
及1db压缩点p
1db
单位为分贝毫瓦(dbm)。
[0043]
一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的方法的具体步骤，该步骤包括：
[0044]
步骤a：搭建测试系统，将被测器件输入光纤连接至光源，输出光纤连接至光功率计，射频端口连接至射频信号源，偏置端口连接至直流电源。
[0045]
步骤b：关闭射频信号源输出，调节直流电源对待测器件施加直流偏压，调节待测器件的输出光功率到最大值点并记录最大值p
max
，再调节待测器件的输出光功率到最小值点并记录最小值p
min
。
[0046]
步骤c：打开射频信号源，施加功率为p
in
的小功率射频信号至待测器件射频端。
[0047]
步骤d：调节直流电源控制待测器件的输出光功率为最小值，并记录此时的最小值
[0048]
步骤e：通过1db压缩点计算公式计算被测器件的1db压缩点。
[0049]
一种用于测量m-z电光调制器1db压缩点的装置，如图2所示，该装置包括：光源、信号源、直流电源、待测器件以及光功率计；所述光源用于产生光信号，将该光信号通过输入光纤传输到待测器件的输入端口；所述信号源用于产生射频信号，将产生的射频信号输入到待测器件的射频输入端口；所述直流电源用于产生直流偏压，将直流偏压输入到待测器件的偏置端口；光功率计通过输出光纤连接待测器件的输出端，用于测量待测器件输出光功率。
[0050]
信号源产生的射频信号为小信号，设置的小信号功率最大为1db压缩点功率的1/30。
[0051]
信号源产生的射频信号的频率远大于光功率计的采样频率，信号源产生的射频信号的频率至少为光功率计采样率10倍。
[0052]
本发明中装置的具体实施方式于方法的具体实施方式相同。
[0053]
以上所举实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所举实施例仅为本发明的优选实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。