研究目的
提出并演示一种基于偏振调制器的光学矢量网络分析仪,该分析仪具有扩展的测量带宽,能够测量带通响应器件并避免偏置漂移问题。
研究成果
所提出的基于DSB的光学矢量网络分析仪采用偏振调制器,成功测量了具有带通响应的器件,并将测量带宽较传统单边带方法提升了一倍。该方法避免了偏置漂移问题,且无需波形整形器等复杂组件。实验结果验证了该方法的可行性和准确性,在幅度响应方面与ASE和OSA测量结果高度吻合,而相位响应则是其独有的测量优势。
研究不足
测量范围受限于光电探测器的带宽(例如实验中的60 GHz)。由于数据分析过程中减法运算的信噪比较低,负频率处的噪声性能较差,这可以通过使用更高响应度的光电探测器或更强大的激光源来改善。
1:实验设计与方法选择:
实验采用偏振调制器(PolM)、偏振控制器(PC)和偏振片实现具有双边带(DSB)调制的相位-强度混合调制。通过调节PC控制相位与强度调制的比例,从而实现不同调制格式。通过处理两种不同调制格式下的测量结果,获取被测器件(DUT)的频率响应。
2:样品选择与数据来源:
使用可调谐光学带通滤波器(BPF)作为DUT,以展示测量带通响应的能力。
3:实验设备与材料清单:
可调谐激光源(TLS,Optilab TWL-C-M)、偏振调制器(PolM)、偏振控制器(PC)、偏振片、光电探测器(PD,带宽约30 GHz)、电矢量网络分析仪(EVNA,HP8702 ET)以及用于自动化的LabVIEW程序。
4:实验步骤与操作流程:
来自TLS的连续波光载波由EVNA提供的微波信号驱动的PolM进行调制。PC和偏振片调整调制格式。光信号通过DUT,由PD检测,光电流由EVNA测量。在两种不同的PC设置下(例如α1=0和α2=π/4)进行两次测量。同时进行无DUT的校准测量。
5:数据分析方法:
基于推导公式,使用LabVIEW程序处理数据,提取DUT的幅度和相位响应,通过校准消除系统响应。
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Tunable Laser Source
TWL-C-M
Optilab
Emits a continuous wave optical carrier for modulation and measurement.
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Electrical Vector Network Analyzer
HP8702 ET
HP
Generates microwave signals to drive the polarization modulator and detects photocurrent from the photodetector.
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Photodetector
Converts optical signals into photocurrent for detection by the electrical vector network analyzer.
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Polarization Modulator
Modulates the optical carrier with double-sideband modulation based on polarization states.
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Polarization Controller
Adjusts the polarization state to control the ratio between phase and intensity modulations.
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Polarizer
Selects specific polarization components to achieve hybrid modulation.
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Tunable Optical Bandpass Filter
Serves as the device-under-test (DUT) with a bandpass response for measurement validation.
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