本發(fā)明涉及一種電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試方法與裝置，特別涉及一種雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試方法與裝置，本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，DPSK和DQPSK的使用已經(jīng)非常普遍，這就標(biāo)志著采用相位敏感的編碼和傳輸技術(shù)將成為─種趨勢(shì)。同時(shí)，短短的二十年中，光器件行業(yè)取得了很大的進(jìn)展，其中激光器的輸出功率，線寬，穩(wěn)定性和噪聲，以及光電探測(cè)器的帶寬，功率容量和共模抑制比都得到了很大的改善，微波電子器件的性能也大幅提高，這些進(jìn)步使得相干光通信系統(tǒng)商用化變?yōu)榭赡堋?/p>

相干光通信的發(fā)送端往往采用窄線寬可調(diào)諧激光器和外調(diào)制器，其中外調(diào)制器的調(diào)制格式可以是相位調(diào)制(DPSK，QPSK等)，也可以是相位－幅度混合調(diào)制(QAM)。目前線路側(cè)100G dp-qpsk相干調(diào)制器中的IQ調(diào)制器采用的主要光學(xué)結(jié)構(gòu)為雙并聯(lián)馬赫-曾德?tīng)柛缮鎯x(MZI)，單個(gè)MZI光學(xué)結(jié)構(gòu)將輸入光分成兩路，兩路光經(jīng)一段距離的傳輸之后合波，發(fā)生干涉。通過(guò)外加電壓來(lái)改變MZI兩路傳輸光的相位差，可以改變輸出光的強(qiáng)度和相位。對(duì)于單MZI結(jié)構(gòu)，讓其偏置在輸出光強(qiáng)最小的無(wú)光偏置點(diǎn)，再給兩臂加相反極性的偏壓，周期性改變兩臂偏壓的極性，可以得到光強(qiáng)度不變、相位相差180°的周期性光信號(hào)，形成光的二相位調(diào)制(BPSK)。將兩個(gè)MZI并聯(lián)后，兩路BPSK信號(hào)以90°的相位差進(jìn)行正交合波，得到QPSK信號(hào)。100G相干光通信中，基于并聯(lián)MZ結(jié)構(gòu)的IQ電光調(diào)制器被寫(xiě)入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，作為一種標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。

雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器的光學(xué)插損定義為在不加射頻電信號(hào)的條件下，兩個(gè)子MZI在一定的偏置電壓下各自相干疊加，功率達(dá)到最大，然后兩個(gè)子MZI的輸出光在母MZI處相干疊加，使得雙并聯(lián)MZI光學(xué)結(jié)構(gòu)的輸出光功率達(dá)到最大，這個(gè)時(shí)候的光學(xué)插損即為器件的光學(xué)插損。然而，由于器件設(shè)計(jì)的原因，雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器的光學(xué)損耗往往存在著一定的波長(zhǎng)相關(guān)性，因此，在實(shí)際光生產(chǎn)過(guò)程中，需要測(cè)試器件在所有ITU波長(zhǎng)通道下的光學(xué)插損。對(duì)于頻率間隔50Ghz的WDM光通信系統(tǒng)，需要測(cè)試調(diào)制器在96個(gè)波長(zhǎng)下的光學(xué)損耗，這是一個(gè)很大的測(cè)試工作量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供了一種雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試方法與裝置，該方法、裝置簡(jiǎn)單，測(cè)試過(guò)程快捷高效，可以用于調(diào)制器器件生產(chǎn)過(guò)程中的超大批量測(cè)試。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試方法，步驟1、初始化；步驟2、設(shè)置測(cè)試光源的出光波長(zhǎng)通道，獲得調(diào)制器的進(jìn)光功率和不施加偏置電壓時(shí)的出光功率P0；步驟3、調(diào)節(jié)調(diào)制器I路的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大；調(diào)節(jié)調(diào)制器Q路的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大；調(diào)節(jié)調(diào)制器P路的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大；記錄調(diào)制器此時(shí)的出光功率P，將光功率P值減去出光功率P0獲得功率增量ΔP，計(jì)算獲得增量百分比ΔP/P；步驟4、比較增量百分比ΔP/P和預(yù)設(shè)的閾值百分比，當(dāng)增量百分比ΔP/P大于預(yù)設(shè)的閾值百分比，返回步驟3；若增量百分比ΔP/P小于或等于閾值百分比，則進(jìn)入步驟5；步驟5、計(jì)算該波長(zhǎng)通道的光學(xué)損耗。

所述步驟3中I路、Q路、P路的偏置電壓的調(diào)節(jié)范圍需大于或者等于兩倍的MZI直流半波電壓。

所述步驟3中I路、Q路、P路的偏置電壓的掃描范圍為1-1.6V。

進(jìn)一步包括步驟6，判斷測(cè)試光源波長(zhǎng)是否處于最后一個(gè)波長(zhǎng)通道，若是，記錄調(diào)制器各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光學(xué)損耗數(shù)據(jù)；若不是，則設(shè)置測(cè)試光源到下一個(gè)波長(zhǎng)通道，重復(fù)步驟2-步驟5直至測(cè)試完所有的波長(zhǎng)通道的插損。

所述波長(zhǎng)通道的光學(xué)損耗具體為對(duì)應(yīng)的通道號(hào)、波長(zhǎng)以及調(diào)制器插損，插損為調(diào)制器的出光功率減去調(diào)制器的進(jìn)光功率，單位為dBm，將一次測(cè)試的通道號(hào)、波長(zhǎng)、插損作為一組數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。

所述步驟4中的閾值百分比根據(jù)要求的測(cè)試精度進(jìn)行設(shè)置。

一種雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試裝置，包括可調(diào)諧激光器、1×2保偏耦合器、第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器、單片機(jī)；其中，單片機(jī)與第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器相連接，以讀取第一光電探測(cè)器、第二光電探測(cè)器的測(cè)量值，單片機(jī)與可調(diào)諧激光器相連接以控制可調(diào)諧激光器輸出光源的出光波長(zhǎng)通道，單片機(jī)還與待測(cè)的調(diào)制器相連以控制待測(cè)的調(diào)制器的I路、Q路、P路的偏置電壓；可調(diào)諧激光器輸出的光源通過(guò)1×2保偏耦合器分光，一路分路光進(jìn)入第一光電探測(cè)器以實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光器出光功率的監(jiān)控，另一路分路光通過(guò)待測(cè)的調(diào)制器輸出進(jìn)入第二光電探測(cè)器，通過(guò)單片機(jī)監(jiān)控待測(cè)器件的出光功率；所述單片機(jī)控制可調(diào)諧激光器發(fā)出的光源的波長(zhǎng)以及待測(cè)的調(diào)制器的I路、Q路、P路的偏置電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)制器在各個(gè)波場(chǎng)通道上的光學(xué)損耗的測(cè)試。

所述單片機(jī)計(jì)算獲得待測(cè)的調(diào)制器初始狀態(tài)時(shí)的進(jìn)光功率和出光功率P0；所述單片機(jī)分別調(diào)整待測(cè)的調(diào)制器的I路、Q路、P路的偏置電壓，使待測(cè)的調(diào)制器出光功率最大，記錄此狀態(tài)下待測(cè)的調(diào)制器出光功率P；將光功率P值減去出光功率P0獲得功率增量ΔP，計(jì)算獲得增量百分比ΔP/P；所述單片機(jī)將增量百分比ΔP/P與預(yù)設(shè)的閾值百分比進(jìn)行比較，當(dāng)增量百分比ΔP/P大于預(yù)設(shè)的閾值百分比，則計(jì)算該狀態(tài)時(shí)的插入損耗；若增量百分比ΔP/P小于或等于閾值百分比，則控制循環(huán)運(yùn)行直至增量百分比ΔP/P大于預(yù)設(shè)的閾值百分比。

所述單片機(jī)通過(guò)激光器控制總線來(lái)設(shè)置可調(diào)諧激光器的輸出波長(zhǎng)、出光功率參數(shù)，將可調(diào)諧激光器的輸出波長(zhǎng)依次設(shè)置為50GHZ的DWDM光通信系統(tǒng)的ITU-T的96個(gè)波長(zhǎng)。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、本發(fā)明采用不斷循環(huán)逼近最大功率的方法，來(lái)測(cè)試器件的光學(xué)損耗，測(cè)試方法簡(jiǎn)捷、測(cè)試電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，不涉及復(fù)雜的電路和偏壓調(diào)試算法；

2、本發(fā)明使用單片機(jī)全程對(duì)可調(diào)諧激光器和待測(cè)器件進(jìn)行自動(dòng)控制，測(cè)試過(guò)程中無(wú)需測(cè)試人員值守，提高生產(chǎn)過(guò)程中人員的生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明并聯(lián)MZI電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試裝置框圖；

圖3是本發(fā)明bias調(diào)節(jié)循環(huán)次數(shù)與光功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系散點(diǎn)圖；

圖4是本發(fā)明雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試流程圖；

其中，

1：調(diào)制器光輸入端； 2：母MZI；

3：I路子MZI； 4：Q路子MZI；

5：I路子MZI調(diào)相電極； 6：Q路子MZI調(diào)相電極；

7：母MZI調(diào)相電極； 8：調(diào)制器光輸出端；

9：可調(diào)諧激光器； 10：1×2保偏耦合器；

11：待測(cè)器件； 12：第一光電探測(cè)器；

13：第二光電探測(cè)器； 14：bias I控制接口線；

15：bias Q控制接口線； 16：bias P控制接口線；

17：激光器控制總線； 18：?jiǎn)纹瑱C(jī)；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)發(fā)明中的雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試方法與裝置做出詳細(xì)說(shuō)明。

圖1是并聯(lián)MZI電光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)示意圖，并聯(lián)MZI由兩個(gè)子MZI(I路子MZI 3,Q路子MZI 4)并聯(lián)而成一個(gè)母MZI 2，I路子MZI 3、Q路子MZI 4和母MZI 2的光路上分別制作有I路子MZI調(diào)相電極5、Q路子MZI調(diào)相電極6和Q路子MZI調(diào)相電極7，光源從調(diào)制器光輸出端1進(jìn)入并聯(lián)MZI結(jié)構(gòu)，給I路子MZI調(diào)相電極5、Q路子MZI調(diào)相電極6和母MZI調(diào)相電極7加上合適的偏置電壓，調(diào)節(jié)調(diào)制器光輸出端8的輸出光功率。在測(cè)試電光調(diào)制器的光學(xué)插損的時(shí)候，不需要加載射頻電信號(hào)。

圖2是雙并聯(lián)MZI型電光調(diào)制器光學(xué)損耗的自動(dòng)測(cè)試裝置框圖，可調(diào)諧激光器9發(fā)出的光進(jìn)入一定分光比的1×2保偏耦合器10分光，一部分的光進(jìn)入第一光電探測(cè)器12，通過(guò)與第一光電探測(cè)器12相連接的單片機(jī)18根據(jù)第一光電探測(cè)器12的測(cè)量值和1×2保偏耦合器10的分光比進(jìn)行計(jì)算，監(jiān)控可調(diào)諧激光器9的出光功率，1×2保偏耦合器10分光端的另一支路光進(jìn)入待測(cè)器件11，待測(cè)器件11的輸出光進(jìn)入第二光電探測(cè)器13，通過(guò)與第二光電探測(cè)器13相連接的單片機(jī)18監(jiān)控待測(cè)器件11的出光功率。單片機(jī)18通過(guò)偏壓控制接口線即bias I控制接口線14、bias Q控制接口線15、bias P控制接口線16控制待測(cè)器件11的偏置電壓bias I、bias Q和bias P，單片機(jī)18通過(guò)激光器控制總線17來(lái)設(shè)置可調(diào)諧激光器9的輸出波長(zhǎng)、出光功率等參數(shù)。

本發(fā)明方法以一個(gè)實(shí)施例來(lái)描述，實(shí)施例中我們采用硅光單偏振IQ調(diào)制器，具體操作步驟如下：

步驟1、將硅光單偏振IQ調(diào)制器接入測(cè)試系統(tǒng)，使用夾具壓接的方式，使調(diào)制器偏置電壓引腳和單片機(jī)電路板引腳接觸，給測(cè)試系統(tǒng)各個(gè)組件(單片機(jī)、激光器、PD)上電，并初始化參數(shù)；

步驟2、設(shè)置可調(diào)諧激光器出光波長(zhǎng)通道，選擇50GHZ的DWDM光通信系統(tǒng)的ITU-T的96個(gè)波長(zhǎng)的第一通道，通過(guò)采集第一光電探測(cè)器12、第二光電探測(cè)器13的信號(hào)，單片機(jī)可以讀取和計(jì)算調(diào)制器的進(jìn)光功率和出光功率；

步驟3、讀取待測(cè)調(diào)制器出光功率P0，即第二光電探測(cè)器13測(cè)得的功率值，并保存在單片機(jī)18的寄存器中；以及計(jì)算調(diào)制器的進(jìn)光功率值，調(diào)制器進(jìn)光功率值跟第一光電探測(cè)器12的功率值有線性相關(guān)，由1×2保偏耦合器11的分光比和第一光電探測(cè)器12功率值計(jì)算出來(lái)。例如：當(dāng)分光比是1：1時(shí)，第一光電探測(cè)器12功率值就同調(diào)制器進(jìn)光功率值相等。在給定的電壓范圍內(nèi)(電壓范圍不小于兩倍的MZI直流半波電壓，即大于或者等于兩倍的MZI直流半波電壓)，實(shí)施例中電壓掃描范圍為1V-1.6V；調(diào)節(jié)I路的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大；然后調(diào)節(jié)Q的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大；調(diào)節(jié)P的偏置電壓，使調(diào)制器的出光功率達(dá)到最大。記錄IQ調(diào)制器當(dāng)前的出光功率P，并且由光功率P值減去步驟3讀取的出光功率P0獲得功率增量ΔP，然后計(jì)算增量百分比ΔP/P；

步驟4、比較增量百分比和閾值百分比的大小，本發(fā)明中閾值百分比為預(yù)先設(shè)置，閾值百分比的設(shè)置與用戶要求的精度有關(guān)，本實(shí)施例中閾值百分比設(shè)置為1％；若增量百分比ΔP/P大于閾值百分比，重復(fù)步驟3；若增量百分比ΔP/P小于或等于閾值百分比，則進(jìn)入步驟5；

圖3是偏置電壓調(diào)節(jié)循環(huán)次數(shù)與光功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系散點(diǎn)圖，隨著步驟3循環(huán)次數(shù)的增加，功率增量ΔP的值會(huì)越來(lái)越小，輸出光功率會(huì)單調(diào)緩慢變大但趨于穩(wěn)定，增量百分比ΔP/P會(huì)越來(lái)越小，直到小于閾值百分比，該波長(zhǎng)偏置電壓調(diào)節(jié)完成，進(jìn)入步驟5；

步驟5、讀取此時(shí)調(diào)制器出光功率，以及計(jì)算調(diào)制器的進(jìn)光功率值。調(diào)制器進(jìn)光功率值跟第一光電探測(cè)器12的功率值線性相關(guān)，由1×2保偏耦合器11的分光比和第一光電探測(cè)器12功率值計(jì)算得到。例如：當(dāng)分光比是1：1時(shí)，第一光電探測(cè)器12功率值就同調(diào)制器進(jìn)光功率值相等。計(jì)算該波長(zhǎng)通道的光學(xué)損耗，由出光功率減進(jìn)光功率，單位為dBm，并將通道號(hào)、波長(zhǎng)、插損作為一組數(shù)據(jù)保存在單片機(jī)的存儲(chǔ)器中；

步驟6、單片機(jī)判斷可調(diào)諧激光器是否處于最后一個(gè)通道波長(zhǎng)，若是，則進(jìn)入步驟7；若不是，則設(shè)置可調(diào)諧激光器到下一個(gè)通道波長(zhǎng)，進(jìn)入步驟2，直到測(cè)試完所有的通道波長(zhǎng)插損；

步驟7、輸出調(diào)制器在ITU-T的96個(gè)波長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)的光學(xué)損耗數(shù)據(jù)，即各通道的通道號(hào)、波長(zhǎng)、插損指標(biāo)值。

雖然本發(fā)明已經(jīng)詳細(xì)示例并描述了相關(guān)的特定實(shí)施例做參考，但對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在閱讀和理解了該說(shuō)明書(shū)和附圖后，在不背離本發(fā)明的思想和范圍特別是上述裝置實(shí)施的功能上，可以在裝置形式和細(xì)節(jié)上作出各種改變。這些改變都將落入本發(fā)明的權(quán)利要求所要求的保護(hù)范圍。