一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法,包括:激光器(1)、第一偏振耦合器(2)、第二偏振耦合器(3)、射頻源(4)、強(qiáng)度調(diào)制器(5)、偏振控制器(6)、保偏高通光濾波器(7)、第三偏振耦合器(8)、第四偏振耦合器(9)、待測(cè)單元(10)、第一偏振分束器(11)、第一光混頻器(12)、第二光混頻器(13)、第一光電檢測(cè)器(14)、第一電濾波器(15)、第二光電檢測(cè)器(16)、第二電濾波器(17)、第五偏振耦合器(18)、第二偏振分束器(19)、信號(hào)處理單元(20)。本發(fā)明提供了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法,只需從電流中濾出直流分量,對(duì)電濾波器的要求較低。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光通信【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其涉及一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代,信息技術(shù)已經(jīng)成為影響一個(gè)國(guó)家科技水平、經(jīng)濟(jì)水平甚至綜合國(guó)力的重要因素。由于互聯(lián)網(wǎng)幾何爆發(fā)式的增長(zhǎng),光通信技術(shù)是信息通信技術(shù)中非常重要的一個(gè)組成部分。而光學(xué)測(cè)量?jī)x器是光通信技術(shù)中不可或缺的一種工具,光矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀以其測(cè)量結(jié)果的全面性成為光器件以及光通信系統(tǒng)的測(cè)量工具之一。
[0003]光矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是現(xiàn)代光學(xué)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中速度最快、最經(jīng)濟(jì)、最精確地測(cè)量損耗、色散和偏振相關(guān)參數(shù)的儀器。測(cè)試產(chǎn)品的范圍覆蓋了從光纖連接器到光纖熔接中所有器件,如光柵、空間光濾波器、可調(diào)器件、放大器等。現(xiàn)有技術(shù)中的光矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,在發(fā)射端必須采用價(jià)格昂貴的掃頻激光器來(lái)得到不同頻率處的待測(cè)器件傳輸矩陣及性能參數(shù)?,F(xiàn)有技術(shù)中的光矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在輸出端提取光電流振幅分量時(shí),采用窄帶寬,高陡峭度的電濾波器,隨著對(duì)測(cè)量精度要求的提高,對(duì)濾波器帶寬、陡峭度的要求進(jìn)一步提高,最終使得測(cè)量在物理上不可實(shí)現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明提供了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法,只需從電流中濾出直流分量,對(duì)電濾波器的要求較低。
[0005]第一方面,本發(fā)明提供了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,包括:
[0006]激光器(I)、第一偏振耦合器(2)、第二偏振耦合器(3)、強(qiáng)度調(diào)制器(5)、保偏高通光濾波器(7)、第四偏振耦合器(9)、待測(cè)單元(10)、第一偏振分束器(11)依次連接,其中,所述強(qiáng)度調(diào)制器(5)與射頻源(4)相連;
[0007]所述第二偏振耦合器(3)、偏振控制器(6)、第三偏振耦合器(8)、第四偏振耦合器(9)依次連接;
[0008]所述第三偏振耦合器(8)、第五偏振耦合器(18)、第二偏振分束器(19)依次連接;
[0009]所述第一偏振耦合器(2)與所述第五偏振耦合器(18)相連;
[0010]所述第一偏振分束器(11)分別與第一光混頻器(12)、第二光混頻器(13)相連;
[0011]所述第二偏振分束器(19)分別與所述第一光混頻器(12)、所述第二光混頻器(13)相連;
[0012]所述第一光混頻器(12)、第一光電檢測(cè)器(14)、第一電濾波器(15)、信號(hào)處理單元(20)依次連接;
[0013]所述第二光混頻器(13)、第二光電檢測(cè)器(16)、第二電濾波器(17)、所述信號(hào)處理單元(20)依次連接;
[0014]所述激光器(I)的中心頻率可以調(diào)節(jié);
[0015]所述信號(hào)處理單元(20),用于分別獲取所述第一電濾波器(15)和所述第二電濾波器(17)的輸出信號(hào),并根據(jù)所述輸出信號(hào)得到所述待測(cè)單元(10)的傳輸矩陣。
[0016]進(jìn)一步地,所述第一偏振耦合器(2)的分光比為1:1。
[0017]進(jìn)一步地,所述第二偏振耦合器(3)的分光比為1:1。
_0 Γ
[0018]進(jìn)一步地,所述偏振控制器出)的傳輸矩陣是。
-1 U
[0019]進(jìn)一步地,所述保偏高通光濾波器(J)的截止頻率的取值范圍為
ω Jcoci),所述ω。為所述激光器(I)的中心頻率,所述Coci為所述射頻源⑷的頻率。
[0020]進(jìn)一步地,所述保偏高通光濾波器(7)的截止頻率為ω。,所述ω。為所述激光器
(I)的中心頻率。
[0021]進(jìn)一步地,所述第一電濾波器(15)截止頻率的取值范圍為(0,ω》,其中,所述為所述射頻源(4)的頻率。
[0022]進(jìn)一步地,所述第二電濾波器(17)截止頻率的取值范圍為(0,ω》,其中,所述為所述射頻源(4)的頻率。
[0023]第二方面,本發(fā)明提供了一種第一方面中任一所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用方法,包括:
[0024]根據(jù)測(cè)量精度的要求調(diào)節(jié)所述射頻源(4)的頻率;
[0025]根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率。
[0026]進(jìn)一步地,所述根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率,包括:
[0027]所述根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率,使所述中心頻率等于所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率。
[0028]本發(fā)明一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀及其使用方法,在對(duì)光電檢測(cè)器輸出的電路信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí),只需從電流中濾出直流分量,對(duì)電濾波器的要求較低。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0031]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)傳輸示意圖;
[0032]圖3是本發(fā)明一實(shí)施例提供的一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚,下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖,對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部的實(shí)施例,基于本發(fā)明中的實(shí)施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例,都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0034]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,參見(jiàn)圖1,包括:
[0035]激光器1、第一偏振耦合器2、第二偏振耦合器3、強(qiáng)度調(diào)制器5、保偏高通光濾波器
7、第四偏振耦合器9、待測(cè)單元10、第一偏振分束器11依次連接,其中,所述強(qiáng)度調(diào)制器5與射頻源4相連;
[0036]所述第二偏振耦合器3、偏振控制器6、第三偏振耦合器8、第四偏振耦合器9依次連接;
[0037]所述第三偏振耦合器8、第五偏振耦合器18、第二偏振分束器19依次連接;
[0038]所述第一偏振耦合器2與所述第五偏振耦合器18相連;
[0039]所述第一偏振分束器11分別與第一光混頻器12、第二光混頻器13相連;
[0040]所述第二偏振分束器19分別與所述第一光混頻器12、所述第二光混頻器13相連;
[0041]所述第一光混頻器12、第一光電檢測(cè)器14、第一電濾波器15、信號(hào)處理單元20依次連接;
[0042]所述第二光混頻器13、第二光電檢測(cè)器16、第二電濾波器17、所述信號(hào)處理單元20依次連接;
[0043]所述激光器I的中心頻率可以調(diào)節(jié);
[0044]所述信號(hào)處理單元20,用于分別獲取所述第一電濾波器15和所述第二電濾波器17的輸出信號(hào),并根據(jù)所述輸出信號(hào)得到所述待測(cè)單元10的傳輸矩陣。
[0045]本實(shí)施例提供的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在對(duì)光電檢測(cè)器輸出的電路信號(hào)進(jìn)行濾波時(shí),只需從電流中濾出直流分量,對(duì)電濾波器的要求較低。
[0046]其中,第一偏振耦合器2的作用是將激光器I發(fā)出的光信號(hào)分為兩個(gè)光信號(hào),其中一個(gè)光信號(hào)作為第二偏振稱(chēng)合器3的輸入,另一個(gè)光信號(hào)作為第二偏振稱(chēng)合器18的輸入。可選地,第一偏振稱(chēng)合器2的分光比為1:1。
[0047]第二偏振耦合器3的作用是將輸入的光信號(hào)分為兩個(gè)光信號(hào),其中一個(gè)光信號(hào)作為強(qiáng)度調(diào)制器5的輸入,另一個(gè)光信號(hào)作為偏振控制器6的輸入。可選地,第二偏振稱(chēng)合器2的分光比為1:1。
[0048]強(qiáng)度調(diào)制器5的作用是根據(jù)射頻源4發(fā)出的信號(hào)對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。其中,可選地,射頻源4發(fā)出的信號(hào)為正弦信號(hào)形式,振幅為I。若需要較精確的得出待測(cè)單元的傳輸矩陣,則可以適當(dāng)減小射頻源4的頻率,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量精度的靈活調(diào)整。
[0049]保偏高通光濾波器7的作用是對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行濾波,保偏高通光濾波器7處理后的光信號(hào)作為第四偏振耦合器9的輸入。其中,保偏高通光濾波器7的截止頻率的取值范圍為ω Jcoci),所述ω。為所述激光器I的中心頻率,所述Coci為所述射頻源4的頻率。優(yōu)選地,保偏高通光濾波器7的截止頻率為ω。,光信號(hào)經(jīng)過(guò)該保偏高通光濾波器7后只有頻率大于ω。的頻率分量被保留。
[0050]偏振控制器6的作用是將輸入的光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn),使輸出的光信號(hào)的偏振態(tài)與輸入的光信號(hào)的偏振態(tài)正交,具體地,將第二偏振稱(chēng)合器3輸出的一個(gè)光信號(hào)的偏振態(tài)旋轉(zhuǎn),旋轉(zhuǎn)后輸出的光信號(hào)作為第三偏振耦合器8的輸入。其中,所述偏振控制器6的傳輸
一 ο Γ
矩陣是?-ι 0_。
[0051]第三偏振耦合器8的作用是將輸入的光信號(hào)分為兩個(gè)光信號(hào),其中一個(gè)光信號(hào)作為第四偏振稱(chēng)合器9的輸入,另一個(gè)光信號(hào)作為第五偏振稱(chēng)合器18的輸入??蛇x地,第二偏振I禹合器2的分光比為1:1。
[0052]第四偏振稱(chēng)合器9的作用是將輸入的兩個(gè)光信號(hào)稱(chēng)合成一個(gè)光信號(hào),具體地,將第三偏振I禹合器8輸出的光信號(hào)和保偏高通光濾波器7輸出的光信號(hào)I禹合成一個(gè)光信號(hào),耦合后的光信號(hào)作為待測(cè)單元10的輸入。
[0053]待測(cè)單元10可以是光器件或光通信系統(tǒng)。待測(cè)單元10輸出的光信號(hào)作為第一偏振分束器11的輸入。
[0054]第一偏振分束器11的作用是將輸入的光信號(hào)分成兩個(gè)光信號(hào),具體地,將待測(cè)單元10輸出的光信號(hào)分成兩個(gè)光信號(hào),其中一個(gè)光信號(hào)作為第一光混頻器12的輸入,另一個(gè)光信號(hào)作為第二光混頻器13的輸入。
[0055]第五偏振稱(chēng)合器18的作用是將輸入的兩個(gè)光信號(hào)稱(chēng)合成一個(gè)光信號(hào),具體地,將第一偏振I禹合器2輸出的光信號(hào)和第三偏振I禹合器8輸出的光信號(hào)I禹合成一個(gè)光信號(hào),率禹合后的光信號(hào)作為第二偏振分束器19的輸入。
[0056]第二偏振分束器19的作用是將輸入的光信號(hào)分成兩個(gè)光信號(hào),具體地,將第五偏振率禹合器18輸出的光信號(hào)分成兩個(gè)光信號(hào),其中一個(gè)光信號(hào)作為第一光混頻器12的輸入,另一個(gè)光信號(hào)作為第二光混頻器13的輸入。
[0057]第一光混頻器12的作用是對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行混頻,輸出混頻后的光信號(hào),具體地,將從第一偏振分束器11輸入到第一光混頻器12的光信號(hào)和從第二偏振分束器19輸入到第一光混頻器12的光信號(hào)進(jìn)行混頻,混頻后的光信號(hào)作為第一光電檢測(cè)器14的輸入。
[0058]第二光混頻器13的作用是對(duì)輸入的光信號(hào)進(jìn)行混頻,輸出混頻后的光信號(hào),具體地,將從第一偏振分束器11輸入到第二光混頻器13的光信號(hào)和從第二偏振分束器19輸入到第二光混頻器13的光信號(hào)進(jìn)行混頻,混頻后的光信號(hào)作為第二光電檢測(cè)器16的輸入。
[0059]第一光電檢測(cè)器14的作用是將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),具體地,將第一光混頻器12輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),該電信號(hào)作為第一電濾波器15的輸入。
[0060]第一電濾波器15的作用是對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行濾波。所述第一電濾波器(15)截止頻率的取值范圍為(0,ω^,其中,所述GJci為所述射頻源⑷的頻率。
[0061]第二光電檢測(cè)器16的作用是將輸入的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),具體地,將第二光混頻器13輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),該電信號(hào)作為第二電濾波器17的輸入。
[0062]第二電濾波器17的作用是對(duì)輸入的電信號(hào)進(jìn)行濾波。所述第二電濾波器(17)截止頻率的取值范圍為(0,ω^,其中,所述GJci為所述射頻源⑷的頻率。
[0063]圖2示出了一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的信號(hào)傳輸示意圖。其中,當(dāng)要測(cè)量待測(cè)單元2-10在頻率為ω。處的性能時(shí),待測(cè)單元2-10的傳輸矩陣設(shè)為:
[Txx(CJc) Txv(O)c)-
T(Cdc)= ( Λ (、;激光器2-1的中心頻率為ω。,復(fù)振幅為A;射頻
Iyx(^Q)cJ IyyQ(A)cJ
源2-4的頻率為Coci,振幅為I ;第一偏振耦合器2-2的分光比為1:1,第二偏振耦合器2-3的分光比為1:1,第三偏振稱(chēng)合器2-8的分光比為1:1,偏振控制器2-6的傳輸矩陣
P = [ $1,保偏高通光濾波器2-7的截止頻率為ω。,第一光電檢測(cè)器2-13和第二光
L一丄 U」
電檢測(cè)器2-14的響應(yīng)度均為R。
Λ V P-1^ct
[0064]激光器2-1發(fā)出的光信號(hào)的光場(chǎng)為:五1 = A X;
Loi
[0065]第一偏振稱(chēng)合器2-2將激光器2-1發(fā)出的光信號(hào)變成兩個(gè)光信號(hào),作為第二偏振
Aitj3ct
率禹合器2-3輸入的光信號(hào)的光場(chǎng)為:E2 = I X;作為第二偏振稱(chēng)合器2-18輸入
v2 L 0.、A [P-1ajCt'
的光?目號(hào)的光場(chǎng)為:^"l4 = g X q ;
[0066]第二偏振稱(chēng)合器2-3將輸入的光場(chǎng)為E2的光信號(hào)分成兩個(gè)光信號(hào),作為強(qiáng)度調(diào)制
P A 1-P-1wCt1、
器2-5的輸入的光信號(hào)的光場(chǎng)為£*3 =卩X;作為偏振控制器2-6的輸入的光
? A Ip-1a^ct'
信號(hào)的光場(chǎng)為£*4.— 7 χ λ 。
^ LO-
[0067]經(jīng)強(qiáng)度調(diào)制器2-5調(diào)制后的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
A 「p — Kwc+WoV -L ρ~'(ωε~ωθ)1:
[0068]Ee = - X;
4O
[0069]保偏高通光濾波器2-7輸出的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
A 「β_£(ω<:+ω0)Γ
[0070]E7 = - X;
4O
[0071]偏振控制器2-6輸出的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
? ? ? A 「 O I
[0072]E6=P-E4=-X [_e-10)ct[,
[0073]光場(chǎng)為E6的光信號(hào)被第三偏振I禹合器2-8分為兩個(gè)光信號(hào),作為第四偏振I禹合器2-9的輸入的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
[0074]eS = ^J= X;
[0075]作為第五偏振稱(chēng)合器2-18的輸入的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
?A 「 O I
[_] = τηχLe-1^r
[0077]第四偏振I禹合器2-9輸出的光信號(hào)的光場(chǎng)為:
【權(quán)利要求】
1.一種光通信中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,包括: 激光器(I)、第一偏振耦合器(2)、第二偏振耦合器(3)、強(qiáng)度調(diào)制器(5)、保偏高通光濾波器(7)、第四偏振耦合器(9)、待測(cè)單元(10)、第一偏振分束器(11)依次連接,其中,所述強(qiáng)度調(diào)制器(5)與射頻源(4)相連; 所述第二偏振耦合器(3)、偏振控制器¢)、第三偏振耦合器(8)、第四偏振耦合器(9)依次連接; 所述第三偏振耦合器(8)、第五偏振耦合器(18)、第二偏振分束器(19)依次連接; 所述第一偏振I禹合器(2)與所述第五偏振I禹合器(18)相連; 所述第一偏振分束器(11)分別與第一光混頻器(12)、第二光混頻器(13)相連; 所述第二偏振分束器(19)分別與所述第一光混頻器(12)、所述第二光混頻器(13)相連; 所述第一光混頻器(12)、第一光電檢測(cè)器(14)、第一電濾波器(15)、信號(hào)處理單兀(20)依次連接; 所述第二光混頻器(13)、第二光電檢測(cè)器(16)、第二電濾波器(17)、所述信號(hào)處理單元(20)依次連接; 所述激光器(I)的中心頻率可以調(diào)節(jié); 所述信號(hào)處理單元(20),用于分別獲取所述第一電濾波器(15)和所述第二電濾波器(17)的輸出信號(hào),并根據(jù)所述輸出信號(hào)得到所述待測(cè)單元(10)的傳輸矩陣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述第一偏振耦合器(2)的分光比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述第二偏振耦合器(3)的分光比為1:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述偏振控制器(6)的傳輸矩 「O i~|陣是。 -1 O
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述保偏高通光濾波器(7)的截止頻率的取值范圍為(ω「ω(ι,ωε+ω(ι),所述ω。為所述激光器(I)的中心頻率,所述為所述射頻源(4)的頻率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述保偏高通光濾波器(7)的截止頻率為ω。,所述ω。為所述激光器(I)的中心頻率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述第一電濾波器(15)截止頻率的取值范圍為(0,ω^,其中,所述GJci為所述射頻源⑷的頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,其特征在于,所述第二電濾波器(17)截止頻率的取值范圍為(0,ω^,其中,所述GJci為所述射頻源⑷的頻率。
9.一種權(quán)利要求1-8中任一所述的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的使用方法,其特征在于,包括: 根據(jù)測(cè)量精度的要求調(diào)節(jié)所述射頻源(4)的頻率; 根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的使用方法,其特征在于,所述根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率,包括: 所述根據(jù)所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率調(diào)節(jié)所述激光器(I)的中心頻率,使所述中心頻率等于所述待測(cè)單元(10)所要測(cè)量的頻率。
【文檔編號(hào)】H04B10/073GK104202085SQ201410432937
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】張 杰, 高冠軍, 趙永利, 張財(cái)星, 楊輝 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)