CN109932163A - 一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，包括内调制半导体DFB激光器、激光器驱动温控电路板、调制信号产生模板、120度相差光纤干涉仪以及数据采集与处理模块；所述内调制半导体DFB激光器包括驱动电流输入端、温控电压输入端、调制信号输入端以及光输出端；所述激光器驱动温控电路板输出驱动电流和温度控制电压给内调制半导体DFB激光器的驱动电流输入端和温控电压输入端；所述调制信号产生模块产生两路完全相同的调制信息，第一路调制信息输入内调制半导体DFB激光器的调制信号输入端，第二路调制信息输入数据采集与处理模块；本发明进行噪声测试用光纤干涉仪相位解调正确性的评估，便于对测试结果做出正确的评判。

Description

一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置及方法

技术领域

本发明属于光纤的技术领域，具体涉及一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置及方法。

背景技术

在相干激光探测、相干激光通信等领域都对激光器的相位噪声特征具有较高的要求，从而保证相干性的实现。激光的相位噪声特征主要用相位噪声、频率噪声、相位噪声功率谱密度、频率噪声功率谱密度、线宽等物理量来表征，对这些物理量的准确测试一直是一个非常关键的问题，在低噪声窄线宽激光器的研发、生产以及后续应用***的设计和集成过程中都具有非常重要的意义。

为了解决该问题，中国科学院上海光学精密机械研究所的研究人员提出了基于3×3耦合器的相差干涉以及功率谱密度估计的测试技术，比如中国发明专利“激光器噪声特性的测量装置(ZL201110172609.3)”(现有技术一)。该方法的核心是提出了利用3×3耦合器形成的三路120度相差光纤干涉仪，这样通过增加一路干涉条纹，避免了常规的2×2耦合器干涉仪出现的干涉衰落问题，使得任意时间都至少有两组干涉条纹携带相位噪声信息，从而可以在任意时间实现稳健的相频噪声及线宽测试。该在先技术只给出仪器常数的校准方法，但是没有明确给出测量结果正确与否的评估方法。

现有技术二：Dan Xu, Fei Yang, Dijun Chen, Fang Wei, Haiwen Cai, ZujieFang, Ronghui Qu. Laser phase and frequency noise measurement by Michelsoninterferometer composed of a 3×3 optical fiber coupler [J]. Optics Express,2015, 23(17): 22386-22393.提出了利用一个电光调制器对某激光进行调制形成已知相位调制量的激光，再用在先技术一的噪声测试方式解调该激光上的相位调制量，如果解调出的调制大小与已知大小一致，则说明噪声测试过程是正确的。该在先技术利用电光效应，整个过程准确有效，但是由于电光调制器会受到温度等外界环境的影响，所以一致性较差，不适合在温度环境变化较大地情况下使用，同时电光调制器价格较贵，整个方法成本较高，也不便于集成。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，本发明通过内调制半导体DFB激光器的电流调制效应，形成已知相位调制量的激光，用于对光纤干涉仪的解调正确性进行评估。

技术方案：本发明所述一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，包括内调制半导体DFB激光器、激光器驱动温控电路板、调制信号产生模板、120度相差光纤干涉仪以及数据采集与处理模块；所述内调制半导体DFB激光器包括驱动电流输入端、温控电压输入端、调制信号输入端以及光输出端；所述激光器驱动温控电路板输出驱动电流和温度控制电压给内调制半导体DFB激光器的驱动电流输入端和温控电压输入端；所述调制信号产生模块产生两路完全相同的调制信息，第一路调制信息输入内调制半导体DFB激光器的调制信号输入端，第二路调制信息输入数据采集与处理模块，经其数据处理软件处理后得到第一组相位调制波形；所述内调制半导体DFB激光器的光输出端接入120度相差光纤干涉仪，所述120度相差光纤干涉仪经过光电转换之后的电压信号输入数据采集与处理模块，并经数据采集与处理模块的数据处理软件处理之后解调得到第二组相位调制波形。

优选地，所述内调制半导体DFB激光器为emcore公司的1752型号，调制信号由调制信号输入端输入，而不是在驱动电流输入端里面加入，主要是为了避免驱动电流调制的非线性和带宽限制。

优选地，所述调制信号产生模块为商用的信号发射器，所述信号发射器产生两路完全相同的调制信号，其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V。

一种利用以上所述的装置进行噪声测试用光纤干涉仪自我评估的方法，包括如下步骤：

1）给激光器驱动温控电路板上电，使内调制半导体DFB激光器工作稳定，输出正常的功率；

2）给调制信号产生模板上电，并设置其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V；

3）打开数据采集与处理模块的数据处理软件，记录两组相位调制波形即第一组相位调制波形和第二组相位调制波形；

4) 对两组相位调制波形，判断两者是否一致，如果两者一致，则说明噪声测试用光纤干涉仪的相位解调是正确的，可以用于相位噪声测试，否则解调是不正确，不能用于相位噪声测试；

5）重复步骤2-4，改变调制函数为方波或正弦波，或者改变正弦波的频率，可得到其他调制情况下光纤干涉仪相位解调是否正确的评估。

有益效果：（1）本发明相对于现有技术一中，本发明可以进行噪声测试用光纤干涉仪相位解调正确性的评估，便于对测试结果做出正确的评判；

（2）本发明相对于现有技术二中，本发明直接利用内调制半导体DFB激光器的电流调制形成已知相位调制量的激光，不受外界温度变化等环境影响，具有更好地稳健性，不需要光电调制器，成本更低。

附图说明

图1为本发明所述装置的结构框图。

其中，1-内调制半导体DFB激光器；2-激光器驱动温控电路板；3-调制信号产生模块；4-120度相差光纤干涉仪；5-数据采集与处理模块；6-第一组相位调制波形；7-第二组相位调制波形。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，包括内调制半导体DFB激光器1、激光器驱动温控电路板2、调制信号产生模板、120度相差光纤干涉仪4以及数据采集与处理模块5；所述内调制半导体DFB激光器1为emcore公司的1752型号，调制信号由调制信号输入端输入，，而不是在驱动电流输入端里面加入，主要是为了避免驱动电流调制的非线性和带宽限制；所述内调制半导体DFB激光器1包括驱动电流输入端、温控电压输入端、调制信号输入端以及光输出端；所述激光器驱动温控电路板2输出驱动电流和温度控制电压给内调制半导体DFB激光器1的驱动电流输入端和温控电压输入端；所述调制信号产生模块3为商用的信号发射器，所述信号发射器产生两路完全相同的调制信号，其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V，所述调制信号产生模块3产生两路完全相同的调制信息，第一路调制信息输入内调制半导体DFB激光器1的调制信号输入端，第二路调制信息输入数据采集与处理模块5，经其数据处理软件处理后得到第一组相位调制波形6；所述内调制半导体DFB激光器1的光输出端接入120度相差光纤干涉仪4，所述120度相差光纤干涉仪4经过光电转换之后的电压信号输入数据采集与处理模块5，并经数据采集与处理模块5的数据处理软件处理之后解调得到第二组相位调制波形7。

在数据采集与处理模块5里面对比其获得的第一组相位调制波形6和第二组相位调制波形7，如果两者一致，则说明噪声测试用光纤干涉仪的相位解调是正确的，可以用于相位噪声测试，否则解调不正确，不能用于相位噪声测试。

本发明中的调制信号产生模块3既可以是商用的信号发射器，也可以是自制的信号产生电路板，产生的两路完全相同的调制信号，其调制函数包括三角波、方波、正弦波等典型的调制函数形式，频率或者周期可以任意给定，只要在数据采集与处理模块5的带宽之内即可，幅度由内调制半导体DFB激光器1的调制参数给定，由具体所选激光器件给定。

一种利用以上所述的装置进行噪声测试用光纤干涉仪自我评估的方法，包括如下步骤：

1）给激光器驱动温控电路板2上电，使内调制半导体DFB激光器1工作稳定，输出正常的功率；

2）给调制信号产生模板上电，并设置其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V；

3）打开数据采集与处理模块5的数据处理软件，记录两组相位调制波形即第一组相位调制波形6和第二组相位调制波形7；

4) 对两组相位调制波形，判断两者是否一致，如果两者一致，则说明噪声测试用光纤干涉仪的相位解调是正确的，可以用于相位噪声测试，否则解调是不正确，不能用于相位噪声测试；

5）重复步骤2-4，改变调制函数为方波或正弦波，或者改变正弦波的频率，可得到其他调制情况下光纤干涉仪相位解调是否正确的评估。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (4)

1.一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，其特征在于：包括内调制半导体DFB激光器、激光器驱动温控电路板、调制信号产生模板、120度相差光纤干涉仪以及数据采集与处理模块；所述内调制半导体DFB激光器包括驱动电流输入端、温控电压输入端、调制信号输入端以及光输出端；所述激光器驱动温控电路板输出驱动电流和温度控制电压给内调制半导体DFB激光器的驱动电流输入端和温控电压输入端；所述调制信号产生模块产生两路完全相同的调制信息，第一路调制信息输入内调制半导体DFB激光器的调制信号输入端，第二路调制信息输入数据采集与处理模块，经其数据处理软件处理后得到第一组相位调制波形；所述内调制半导体DFB激光器的光输出端接入120度相差光纤干涉仪，所述120度相差光纤干涉仪经过光电转换之后的电压信号输入数据采集与处理模块，并经数据采集与处理模块的数据处理软件处理之后解调得到第二组相位调制波形。

2.根据权利要求1所述的一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，其特征在于：所述内调制半导体DFB激光器为emcore公司的1752型号，调制信号由调制信号输入端输入。

3.根据权利要求1所述的一种噪声测试用光纤干涉仪自我评估的装置，其特征在于：所述调制信号产生模块为商用的信号发射器，所述信号发射器产生两路完全相同的调制信号，其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V。

4.一种利用权利要求1所述的装置进行噪声测试用光纤干涉仪自我评估的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）给激光器驱动温控电路板上电，使内调制半导体DFB激光器工作稳定，输出正常的功率；

2）给调制信号产生模板上电，并设置其调制函数为三角波，频率设定为1MHz，幅度为1V；

3）打开数据采集与处理模块的数据处理软件，记录两组相位调制波形即第一组相位调制波形和第二组相位调制波形；

4) 对两组相位调制波形，判断两者是否一致，如果两者一致，则说明噪声测试用光纤干涉仪的相位解调是正确的，可以用于相位噪声测试，否则解调是不正确，不能用于相位噪声测试；

5）重复步骤2-4，改变调制函数为方波或正弦波，或者改变正弦波的频率，可得到其他调制情况下光纤干涉仪相位解调是否正确的评估。