專利名稱：一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)試裝置，特別是一種用于電光調(diào)制器的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
光纖陀螺是一種新型的慣性器件，其組成結(jié)構(gòu)中無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，具有體積小、 功耗低、啟動(dòng)快、動(dòng)態(tài)范圍大、精度覆蓋面廣、壽命長(zhǎng)、可靠性高、批量成本 低等優(yōu)點(diǎn)。光纖陀螺有開環(huán)和閉環(huán)兩大方案，閉環(huán)光纖陀螺由于具有標(biāo)度因數(shù) 非線性小和精度高的優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用更為廣泛。閉環(huán)光纖陀螺的典型光路如圖
1所示，圖中1為光源、2為探測(cè)器、3為光纖耦合器、4為Y波導(dǎo)集成光學(xué)器 件、5為光纖線圈。Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件作為偏置調(diào)制和反饋控制的執(zhí)行器件， 通常在LiNb03基片上制作，并集成了耦合器、偏振器與調(diào)制器。由于施加在 Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件上的反饋調(diào)制信號(hào)用于補(bǔ)償光纖陀螺輸入速率引起的相位 差，而反饋調(diào)制信號(hào)是根據(jù)丫波導(dǎo)集成光學(xué)器件半波電壓所決定的斜率確定的， 因此要求丫波導(dǎo)集成光學(xué)器件的響應(yīng)是線性的，否則在小信號(hào)輸入時(shí)，反饋調(diào) 制信號(hào)經(jīng)過(guò)丫波導(dǎo)集成光學(xué)器件后產(chǎn)生的相位差就可能與光纖陀螺的輸入速率 產(chǎn)生相位差的絕對(duì)值不相同，從而造成誤差，這一誤差將會(huì)引起光纖陀螺在小 速率下的非線性。
目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)測(cè)量丫波導(dǎo)線性度的測(cè)量裝置公開介紹，只有通過(guò)光纖陀 螺的調(diào)制信號(hào)對(duì)Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件進(jìn)行測(cè)試的方法，測(cè)試時(shí)的最小輸入信號(hào) 受到數(shù)模轉(zhuǎn)換器的位數(shù)限制，通常陀螺采用的數(shù)模轉(zhuǎn)換器精度為16位，且有 一位符號(hào)位，相位測(cè)量精度為1CT4rad，因此無(wú)法對(duì)通常為10-5rad的小信號(hào)進(jìn) 行測(cè)試。
Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件是電光調(diào)制器的一種，在高精度光纖陀螺中， 一種抑 制相對(duì)強(qiáng)度噪聲的方法是采用強(qiáng)度調(diào)制器，由于噪聲信號(hào)都比較小，因此強(qiáng)度調(diào)制器小信號(hào)非線性對(duì)噪聲抑制有著很大的影響，目前也未見到關(guān)于測(cè)量強(qiáng)度
調(diào)制器線性度測(cè)量裝置的公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種測(cè)試精度高， 可用于小信號(hào)測(cè)試的電光調(diào)制器小信號(hào)非線性的測(cè)試裝置。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是 一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，包括光源、 探測(cè)器、調(diào)制信號(hào)發(fā)生器、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器、第一解調(diào)電路、第二解調(diào)電路； 當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器為強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)，光源發(fā)出的光波送入被測(cè)電光調(diào)制器，調(diào) 制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器、第 一解調(diào)電路和第二 解調(diào)電路，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器和第 一解 調(diào)電路，在被測(cè)電光調(diào)制器內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，測(cè)試 信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，所述兩光波發(fā)生干涉后送入探測(cè)器，經(jīng)光 電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路，第一解調(diào)電路用于獲取測(cè)試信號(hào)的大小，第二解 調(diào)電路用于獲取測(cè)試相位差；當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器為Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件時(shí)，光
生的調(diào)制信號(hào)分別送入調(diào)制用電光調(diào)制器、第一解調(diào)電路和第二解調(diào)電路，測(cè) 試信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器和第 一解調(diào)電路，在調(diào) 制用電光調(diào)制器內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，在^皮測(cè)電光調(diào)制 器內(nèi)，測(cè)試信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，兩光波干涉后送入探測(cè)器，經(jīng) 光電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路，第一解調(diào)電路用于獲^^測(cè)試信號(hào)的大小，第二 解調(diào)電路用于獲取測(cè)試相位差。
所述的調(diào)制用電光調(diào)制器和被測(cè)電光調(diào)制器可以在光路中互換位置，互換 位置后調(diào)制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)仍送至調(diào)制用電光調(diào)制器，測(cè)試信號(hào)發(fā) 生器產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)仍送至被測(cè)電光調(diào)制器。
所述的光源為半導(dǎo)體激光器，其中心波長(zhǎng)在被測(cè)電光調(diào)制器的工作波長(zhǎng)范 圍內(nèi)。所述的調(diào)制用電光調(diào)制器和被測(cè)電光調(diào)制器的工作波長(zhǎng)相同。 所述的調(diào)制信號(hào)和測(cè)試信號(hào)為正弦信號(hào)。 所述的調(diào)制信號(hào)的頻率為測(cè)試信號(hào)頻率的2倍或以上。
所述的第一解調(diào)電路由鎖相放大器或相位生成載波法實(shí)現(xiàn)，第二解調(diào)電路 由相位生成載波法實(shí)現(xiàn)。
所述的探測(cè)器，或調(diào)制信號(hào)發(fā)生器，或測(cè)試信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接有放 大器。
本發(fā)明與現(xiàn)有^t術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 本發(fā)明的測(cè)試裝置，能夠測(cè)量電光調(diào)制器的線性度，尤其是小信號(hào)下
的線性度，相位測(cè)量精度可以達(dá)到1CT5rad,采用光纖陀螺電路可以對(duì)Y波導(dǎo)的 線性度進(jìn)行測(cè)試，但相位測(cè)量精度僅達(dá)到10—4rad;
(2) 本發(fā)明的測(cè)試裝置，采用大幅調(diào)制信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制器在小信號(hào)的 非線性對(duì)測(cè)量精度影響小。在測(cè)試強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)，不需要額外的調(diào)制器來(lái)進(jìn)行 調(diào)制，調(diào)制信號(hào)直接施加在被測(cè)量的調(diào)制器上，對(duì)被測(cè)器件線性度要求低；在 測(cè)試Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件時(shí)，調(diào)制器可以是工作波長(zhǎng)相同的丫波導(dǎo)集成光學(xué)器 件，且對(duì)線性度要求低；
(3) 本發(fā)明的測(cè)試裝置，采用容易發(fā)生的正弦信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，且調(diào)制信號(hào) 和測(cè)試信號(hào)的頻率要求低，不大于100Hz就可以實(shí)現(xiàn)；
(4) 本發(fā)明的測(cè)試裝置，測(cè)試信號(hào)可以方便地由鎖相放大器解調(diào)得到；
(5) 本發(fā)明的測(cè)試裝置，可以任意選取測(cè)試信號(hào)的大小，從而測(cè)試被測(cè)電 光調(diào)制器任意相位處的非線性。


圖1為閉環(huán)光纖陀螺的典型光路結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明-故測(cè)電光調(diào)制器為丫波導(dǎo)集成光學(xué)器件時(shí)的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示 意圖3為本發(fā)明被測(cè)電光調(diào)制器為強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)的測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
如圖2、 3所示，為本發(fā)明測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖，包括光源201、探測(cè)器204、 調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器208、第一解調(diào)電路210、第二解調(diào)電 路211;當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器203為強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)(圖3所示)，光源201發(fā)出 的光波送入被測(cè)電光調(diào)制器203，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)分別送 入被測(cè)電光調(diào)制器203、第一解調(diào)電路210和第二解調(diào)電路211,測(cè)試信號(hào)發(fā) 生器208產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器203和第一解調(diào)電路210, 在被測(cè)電光調(diào)制器203內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，測(cè)試信號(hào) 使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，所述兩光波發(fā)生干涉后送入探測(cè)器204，經(jīng)光 電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路211,第 一解調(diào)電路210用于獲取測(cè)試信號(hào)的大小， 第二解調(diào)電路211用于獲取測(cè)試相位差；當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器203為Y波導(dǎo)集成 光學(xué)器件時(shí)(圖2所示)，光源201發(fā)出的光波經(jīng)調(diào)制用電光調(diào)制器202后送 至被測(cè)電光調(diào)制器203，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)分別送入調(diào)制用 電光調(diào)制器202、第一解調(diào)電路210和第二解調(diào)電路211 ，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器208 產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器203和第一解調(diào)電路210,在調(diào)制用 電光調(diào)制器202內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，在被測(cè)電光調(diào)制 器203內(nèi)，測(cè)試信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，兩光波干涉后送入探測(cè)器 204，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路211，第一解調(diào)電路210用于獲取測(cè)試 信號(hào)的大小，第二解調(diào)電路211用于獲取測(cè)試相位差。
實(shí)際應(yīng)用時(shí)，調(diào)制用電光調(diào)制器202和被測(cè)電光調(diào)制器203可以在光路中 互換位置，互換位置后調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)仍送至調(diào)制用電光 調(diào)制器202,測(cè)試信號(hào)發(fā)生器208產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)仍送至被測(cè)電光調(diào)制器203。 圖2、圖3中為了增加信號(hào)的強(qiáng)度，在探測(cè)器204、調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206、以 及測(cè)試信號(hào)發(fā)生器208的輸出端均連接了放大器。
如圖2所示，當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器203為Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件，且工作波長(zhǎng) 為1310nm士20nm時(shí)，光源201和調(diào)制用電光調(diào)制器202的工作波長(zhǎng)也都應(yīng)為1310nm±20nm,光源201采用半導(dǎo)體激光器，發(fā)出的光波經(jīng)調(diào)制用電光調(diào)制 器202后送至被測(cè)電光調(diào)制器203,調(diào)制信號(hào)發(fā)生器206基于MAX038芯片， 產(chǎn)生頻率為100Hz的正弦調(diào)制信號(hào)，經(jīng)過(guò)調(diào)制信號(hào)放大器207后分別送入調(diào)制 用電光調(diào)制器202、第一解調(diào)電路210和第二解調(diào)電路211，其中第二解調(diào)電 路211采用相位生成載波實(shí)現(xiàn)，第一解調(diào)電路210可由相位生成載波法實(shí)現(xiàn)， 也可由鎖相放大器實(shí)現(xiàn)。測(cè)試信號(hào)發(fā)生器208基于MAX038芯片，產(chǎn)生的頻率 為10Hz的正弦測(cè)試信號(hào)(應(yīng)保證調(diào)制信號(hào)的頻率為測(cè)試信號(hào)頻率的2倍或以 上)，經(jīng)過(guò)測(cè)試信號(hào)放大器209后分別送入被測(cè)電光調(diào)制器203和第一解調(diào)電 路210，在調(diào)制用電光調(diào)制器202內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差 Ccoswj ,給被測(cè)電光調(diào)制器203施加測(cè)試信號(hào)
= COS ( 1 )
其中D為信號(hào)的幅度，則兩光波干涉后的信號(hào)為
/ = v4 + Scos[Ccos6y + ^)] (2)
其中—)-Fcos6;/, K:F/D為調(diào)制系數(shù)。送入牌號(hào)為PFTM91系列的探測(cè)器204， 光電轉(zhuǎn)換后經(jīng)運(yùn)算放大器205送至第二解調(diào)電路211,經(jīng)相位生成載波法解調(diào)后 得到
52( /^(C)J2(C)邦) (3 )
其中G和H分別為相位生成載波中兩個(gè)倍頻信號(hào)的幅度，W0是W0的導(dǎo)數(shù)， 對(duì)上式進(jìn)行積分即可得到被測(cè)相位WO的幅度大小F。第一解調(diào)電路210選擇 鎖相放大器，直接獲取測(cè)試信號(hào)^(0的幅度D。選取不同的測(cè)試信號(hào)幅度Di, 得到不同的被測(cè)相位幅度Fi,即可求出不同相位下的調(diào)制系數(shù)Ki,對(duì)K進(jìn)行最 小二乘擬合即可求出調(diào)制系數(shù)在小信號(hào)下的非線性。
如圖3所示，當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器203為工作波長(zhǎng)1550nm土20nm的強(qiáng)度調(diào) 制器時(shí)，光源201則為工作波長(zhǎng)1550nm±20nm的半導(dǎo)體激光器，探測(cè)器牌號(hào) 為PFTM91。在調(diào)制信號(hào)和測(cè)試信號(hào)都施加到被測(cè)電光調(diào)制器203上后，第二 解調(diào)電路211為相位生成載波電路，獲得被測(cè)相位^(0的幅度大小F。第一解調(diào)電路210為鎖相放大器，直接獲取測(cè)試信號(hào)^(0的幅度D。選取不同的測(cè)試信 號(hào)幅度Dj,得到不同的被測(cè)相位幅度Fi,即可求出不同相位下的調(diào)制系數(shù)Ki, 對(duì)Kj進(jìn)行最小二乘擬合即可求出調(diào)制系數(shù)在小信號(hào)下的非線性。
本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
權(quán)利要求
1、一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于包括光源(201)、探測(cè)器(204)、調(diào)制信號(hào)發(fā)生器(206)、測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(208)、第一解調(diào)電路(210)、第二解調(diào)電路(211)；當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器(203)為強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)，光源(201)發(fā)出的光波送入被測(cè)電光調(diào)制器(203)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器(206)產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器(203)、第一解調(diào)電路(210)和第二解調(diào)電路(211)，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(208)產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器(203)和第一解調(diào)電路(210)，在被測(cè)電光調(diào)制器(203)內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，測(cè)試信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，所述兩光波發(fā)生干涉后送入探測(cè)器(204)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路(211)，第一解調(diào)電路(210)用于獲取測(cè)試信號(hào)的大小，第二解調(diào)電路(211)用于獲取測(cè)試相位差；當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器(203)為Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件時(shí)，光源(201)發(fā)出的光波經(jīng)調(diào)制用電光調(diào)制器(202)后送至被測(cè)電光調(diào)制器(203)，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器(206)產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)分別送入調(diào)制用電光調(diào)制器(202)、第一解調(diào)電路(210)和第二解調(diào)電路(211)，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(208)產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)分別送入被測(cè)電光調(diào)制器(203)和第一解調(diào)電路(210)，在調(diào)制用電光調(diào)制器(202)內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生調(diào)制相位差，在被測(cè)電光調(diào)制器(203)內(nèi)，測(cè)試信號(hào)使兩光波之間產(chǎn)生測(cè)試相位差，兩光波干涉后送入探測(cè)器(204)，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路(211)，第一解調(diào)電路(210)用于獲取測(cè)試信號(hào)的大小，第二解調(diào)電路(211)用于獲取測(cè)試相位差。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的調(diào)制用電光調(diào)制器(202)和被測(cè)電光調(diào)制器(203)可以在光路中互換 位置，互換位置后調(diào)制信號(hào)發(fā)生器(206)產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)仍送至調(diào)制用電光 調(diào)制器(202),測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(208)產(chǎn)生的測(cè)試信號(hào)仍送至被測(cè)電光調(diào)制 器(203)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的光源(201)為半導(dǎo)體激光器，其中心波長(zhǎng)在被測(cè)電光調(diào)制器(203)的 工作波長(zhǎng)范圍內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的調(diào)制用電光調(diào)制器(202)和被測(cè)電光調(diào)制器(203)的工作波長(zhǎng)相同。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的調(diào)制信號(hào)和測(cè)試信號(hào)為正弦信號(hào)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的調(diào)制信號(hào)的頻率為測(cè)試信號(hào)頻率的2倍或以上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的第一解調(diào)電路(210)由鎖相放大器或相位生成載波法實(shí)現(xiàn)，第二解調(diào) 電路(211 )由相位生成載波法實(shí)現(xiàn)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，其特征在于 所述的探測(cè)器(204),或調(diào)制信號(hào)發(fā)生器(206),或測(cè)試信號(hào)發(fā)生器(208) 的輸出端連接有放大器。
全文摘要
一種電光調(diào)制器線性度測(cè)試裝置，當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器為強(qiáng)度調(diào)制器時(shí)，光源光波送入被測(cè)電光調(diào)制器，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)送入被測(cè)電光調(diào)制器、第一和第二解調(diào)電路，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)送入被測(cè)電光調(diào)制器和第一解調(diào)電路，在被測(cè)電光調(diào)制器內(nèi)，調(diào)制信號(hào)使兩光波產(chǎn)生調(diào)制相位差，測(cè)試信號(hào)使兩光波產(chǎn)生測(cè)試相位差，兩光波干涉后送入探測(cè)器，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送至第二解調(diào)電路，第一解調(diào)電路獲取測(cè)試信號(hào)大小，第二解調(diào)電路獲取測(cè)試相位差；當(dāng)被測(cè)電光調(diào)制器為Y波導(dǎo)集成光學(xué)器件時(shí)，光源光波經(jīng)調(diào)制用電光調(diào)制器后送至被測(cè)電光調(diào)制器，調(diào)制信號(hào)發(fā)生器調(diào)制信號(hào)送入調(diào)制用電光調(diào)制器，測(cè)試信號(hào)發(fā)生器測(cè)試信號(hào)送入被測(cè)電光調(diào)制器，其余結(jié)構(gòu)不變化。
文檔編號(hào)G01M11/02GK101408477SQ20081022674
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月21日
發(fā)明者于海成, 巍 王, 王軍龍, 王學(xué)鋒, 峰 高 申請(qǐng)人:中國(guó)航天時(shí)代電子公司