光矢量網絡分析儀及其使用方法
【專利摘要】本發明提供了一種光矢量網絡分析儀及其使用方法，包括：激光器(1)、第一偏振耦合器(2)、射頻源(3)、強度調制器(4)、第二偏振耦合器(5)、保偏高通光濾波器(6)、第二偏振控制器(7)、第三偏振耦合器(8)、待測單元(9)、保偏低通光濾波器(10)、第四偏振耦合器(11)、第一偏振控制器(12)、第五偏振耦合器(13)、第六偏振耦合器(14)、偏振分束器(15)、第一光電檢測器(16)、第一電濾波單元(17)、第二光電檢測器(18)、第二電濾波單元(19)、信號處理單元(20)。本發明提供的一種光矢量網絡分析儀及其使用方法，降低了對激光器的要求，并可方便的調節測量精度。
【專利說明】光矢量網絡分析儀及其使用方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及光通信【技術領域】，尤其涉及一種光矢量網絡分析儀及其使用方法。
【背景技術】
[0002] 當今世界已經進入信息時代，信息技術已經成為影響一個國家科技水平、經濟水 平甚至綜合國力的重要因素。由于互聯網幾何爆發式的增長，光通信技術是信息通信技術 中非常重要的一個組成部分。而光學測量儀器是光通信技術中不可或缺的一種工具，光矢 量網絡分析儀以其測量結果的全面性成為光器件以及光通信系統的測量工具之一。
[0003] 光矢量網絡分析儀是現代光學網絡設備中速度最快、最經濟、最精確地測量損耗、 色散和偏振相關參數的儀器。測試產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、可調器件、放大器等。現有技術中的光矢量網絡分析儀，在發射 端必須采用價格昂貴的掃頻激光器來得到不同頻率處的待測器件傳輸矩陣及性能。現有技 術中的光矢量網絡分析儀基于細步長掃頻激光器，在所測量每一中心頻率點上下截止頻率 范圍內，通過連續細步長的激光器掃頻及光纖延遲調整，實現該頻率點處傳輸矩陣的測量 及測量精度的調整，現有技術中的光矢量網絡分析儀的對激光器的要求較高，操作復雜。
【發明內容】
[0004] 本發明提供了一種光矢量網絡分析儀及其使用方法，降低了對激光器的要求。
[0005] 第一方面，本發明提供了一種光矢量網絡分析儀，包括：
[0006] 激光器（1)、第一偏振稱合器（2)、第二偏振控制器（7)、第三偏振稱合器（8)、待測 單元（9)、第六偏振耦合器（14)、偏振分束器（15)依次連接；
[0007] 所述第一偏振耦合器（2)、強度調制器（4)、第二偏振耦合器（5)、保偏高通光濾波 器（6)、所述第三偏振耦合器（8)依次連接，其中，所述強度調制器（4)與射頻源（3)相連；
[0008] 所述第二偏振耦合器（5)、保偏低通光濾波器（10)、第四偏振耦合器（11)、第五偏 振耦合器（13)、所述第六偏振耦合器（14)依次連接；
[0009] 所述第四偏振耦合器（11)、第一偏振控制器（12)、所述第五偏振耦合器（13)依次 連接；
[0010] 所述偏振分束器（15)、第一光電檢測器（16)、第一電濾波單兀（17)、信號處理單 元（20)依次連接；
[0011] 所述偏振分束器（15)、第二光電檢測器（18)、第二電濾波單元（19)、所述信號處 理單元（20)依次連接；
[0012] 所述激光器（1)的中心頻率可以調節；
[0013] 所述信號處理單元（20)，用于分別獲取所述第一電濾波單元（17)和所述第二電 濾波單元（19)的輸出信號，并根據所述輸出信號得到所述待測單元（9)的傳輸矩陣。
[0014] 進一步地，所述第一偏振耦合器（2)的分光比為1:1。 - ο Γ
[0015] 進一步地，所述第一偏振控制器（12)的傳輸矩陣是、 -1 0_ -G Γ
[0016] 進一步地，所述第二偏振控制器（7)的傳輸矩陣是 。 -I U
[0017] 進一步地，所述保偏高通光濾波器（6)的截止頻率的取值范圍為（ω「ω(ι， ，所述ω。為所述激光器⑴的中心頻率，所述％為所述射頻源⑶的頻率。
[0018] 進一步地，所述保偏低通光濾波器（10)的截止頻率的取值范圍為（ωε- ω(ι， ，所述ω。為所述激光器⑴的中心頻率，所述％為所述射頻源⑶的頻率。
[0019] 進一步地，所述第一電濾波單元（17)包括：第一低通電濾波器、第一帶通電濾波 器；
[0020] 所述第一低通電濾波器的截止頻率的取值范圍為（《^20^);
[0021] 所述第一帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為；
[0022] 所述第一帶通電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（2〇V ω「ω。）；
[0023] 其中，所述ω。為所述激光器（1)的中心頻率，所述％為所述射頻源（3)的頻率。
[0024] 進一步地，所述第二電濾波單元（19)包括：第二低通電濾波器、第二帶通電濾波 器；
[0025] 所述第二低通電濾波器的截止頻率的取值范圍為;
[0026] 所述第二帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為（0^2?。）；
[0027] 所述第二帶通電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（2〇V ω「ω。）；
[0028] 其中，所述ω。為所述激光器（1)的中心頻率，所述％為所述射頻源（3)的頻率。
[0029] 第二方面，本發明提供了一種第一方面中任一所述的光矢量網絡分析儀的使用方 法，包括：
[0030] 根據測量精度的要求調節所述射頻源（3)的頻率；
[0031] 根據所述待測單元（9)所要測量的頻率調節所述激光器（1)的中心頻率。
[0032] 進一步地，所述根據所述待測單元（9)所要測量的頻率調節所述激光器（1)的中 心頻率，包括：
[0033] 所述根據所述待測單元（9)所要測量的頻率調節所述激光器（1)的中心頻率，使 所述中心頻率等于所述待測單元（9)所要測量的頻率。
[0034] 本發明提供了一種光矢量網絡分析儀及其使用方法，無需進行激光掃頻操作，只 需激光器可以改變中心頻率即可，降低了對激光器的要求，并可方便的調節測量精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明 的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據 這些附圖獲得其他的附圖。
[0036] 圖1是本發明一實施例提供的一種光矢量網絡分析儀的結構示意圖；
[0037] 圖2是本發明一實施例提供的一種光矢量網絡分析儀的信號傳輸示意圖；
[0038] 圖3是本發明一實施例提供的一種光矢量網絡分析儀的使用方法流程圖。
【具體實施方式】
[0039] 為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0040] 本發明實施例提供了一種光矢量網絡分析儀，參見圖1，包括：
[0041] 激光器1、第一偏振耦合器2、第二偏振控制器7、第三偏振耦合器8、待測單元9、第 六偏振稱合器14、偏振分束器15依次連接；
[0042] 所述第一偏振耦合器2、強度調制器4、第二偏振耦合器5、保偏高通光濾波器6、所 述第三偏振耦合器8依次連接，其中，所述強度調制器4與射頻源3相連；
[0043] 所述第二偏振耦合器5、保偏低通光濾波器10、第四偏振耦合器11、第五偏振耦合 器13、所述第六偏振耦合器14依次連接；
[0044] 所述第四偏振耦合器11、第一偏振控制器12、所述第五偏振耦合器13依次連接；
[0045] 所述偏振分束器15、第一光電檢測器16、第一電濾波單兀17、信號處理單兀20依 次連接；
[0046] 所述偏振分束器15、第二光電檢測器18、第二電濾波單元19、所述信號處理單元 20依次連接；
[0047] 所述激光器1的中心頻率可以調節；
[0048] 所述信號處理單元20,用于分別獲取所述第一電濾波單元17和所述第二電濾波 單元19的輸出信號，并根據所述輸出信號得到所述待測單元9的傳輸矩陣。
[0049] 本實施例提供的光矢量網絡分析儀在所測量的中心頻率范圍內，無需進行激光掃 頻操作，僅采用射頻源和強度調制器即可實現該頻率點處傳輸矩陣的測量和測量精度的動 態調整，操作更加靈活。本實施例提供的光矢量網絡分析儀對激光器的要求很低，只需激光 器可以改變中心頻率即可。
[0050] 其中，第一偏振耦合器2的作用是將激光器1發出的光信號分為兩個光信號，其中 一個光信號作為第二偏振控制器7的輸入，另一個光信號作為強度調制器4的輸入。可選 地，第一偏振稱合器2的分光比為1:1。
[0051] 第二偏振控制器7的作用是將輸入的光信號的偏振態旋轉，使輸出的光信號的偏 振態與輸入的光信號的偏振態正交，具體地，將第一偏振稱合器2輸出的一個光信號的偏 振態旋轉，旋轉后輸出的光信號作為第三偏振稱合器8的輸入。其中，所述第二偏振控制器 _0 Γ 7的傳輸矩陣是 。 -1 U
[0052] 第三偏振耦合器8的作用是將輸入的兩個光信號耦合成一個光信號，具體地，將 第二偏振控制器7輸出的光信號和保偏高通光濾波器6輸出的光信號f禹合成一個光信號， 耦合后的光信號作為待測單元9的輸入。
[0053] 待測單元9可以是光器件或光通信系統。待測單元9輸出的光信號作為第六偏振 奉禹合器14的輸入。
[0054] 第六偏振耦合器14的作用是將輸入的兩個光信號耦合成一個光信號，具體地，將 待測單元9輸出的光信號和第五偏振耦合器13輸出的光信號耦合成一個光信號，耦合后的 光信號作為偏振分束器15的輸入。
[0055] 強度調制器4的作用是根據射頻源3發出的信號對輸入的光信號進行調制。其中， 可選地，射頻源3發出的信號為正弦信號形式，振幅為1。若需要較精確的得出待測單元的 傳輸矩陣，則可以適當減小射頻源3的頻率，以此來實現測量精度的靈活調整。
[0056] 第二偏振稱合器5的作用是將輸入的一個光信號分成兩個光信號，具體地，將強 度調制器4輸出的光信號分成兩個光信號，其中一個光信號作為保偏高通光濾波器6的輸 入，另一個光信號作為保偏低通光濾波器10的輸入。
[0057] 保偏高通光濾波器6的作用是對輸入的光信號進行濾波，保偏高通光濾波器6處 理后的光信號作為第三偏振耦合器8的輸入。其中，保偏高通光濾波器6的截止頻率的取 值范圍為（ω。_ ω v ω。+ω ^，所述ω。為所述激光器1的中心頻率，所述ω ^為所述射頻源 3的頻率。優選地，保偏高通光濾波器6的截止頻率為ω。，光信號經過該保偏高通光濾波 器6后只有頻率大于ω。的頻率分量被保留。
[0058] 保偏低通光濾波器10的作用是對輸入的光信號進行濾波，保偏低通光濾波器10 處理后的光信號作為第四偏振耦合器11的輸入。所述保偏低通光濾波器10的截止頻率的 取值范圍為（《。-(^，g^+g^)，所述ω。為所述激光器1的中心頻率，所述為所述射頻 源3的頻率。優選地，保偏低通光濾波器10的截止頻率為ω。，光信號經過該保偏低通光濾 波器10后只有頻率小于ω。的頻率分量被保留。
[0059] 第四偏振耦合器11的作用是將輸入的一個光信號分成兩個光信號，具體地，將保 偏低通光濾波器10輸出的光信號分成兩個光信號，其中一個光信號作為第一偏振控制器 12的輸入，另一個光信號作為第五偏振稱合器13的輸入。
[0060] 第一偏振控制器12的作用是將輸入的光信號的偏振態旋轉，使輸出的光信號的 偏振態與輸入的光信號的偏振態正交，具體地，將第四偏振耦合器11輸出的一個光信號的 偏振態旋轉，旋轉后輸出的光信號作為第五偏振耦合器13的輸入。其中，所述第一偏振控 "0 Γ 制器7的傳輸矩陣是 。 -1 U
[0061] 第五偏振稱合器13的作用是將輸入的兩個光信號稱合成一個光信號，具體地，將 第一偏振控制器12輸出的光信號和第四偏振f禹合器11輸出的光信號f禹合成一個光信號， 耦合后的光信號作為第六偏振耦合器14的輸入。
[0062] 偏振分束器15的作用是將輸入的光信號分成兩個光信號，具體地，將第六偏振奉禹 合器14輸出的光信號分成兩個光信號，其中一個光信號作為第一光電檢測器16的輸入，另 一個光信號作為第二光電檢測器18的輸入。
[0063] 第一光電檢測器16的作用是將輸入的光信號轉換為電信號，具體地，將偏振分束 器15輸出的光信號轉換成電信號，該電信號作為第一電濾波單兀17的輸入。
[0064] 第一電濾波單元17的作用是對輸入的電信號進行濾波。所述第一電濾波單元17 包括：第一低通電濾波器、第一帶通電濾波器；所述第一低通電濾波器的截止頻率的取值 范圍為（ω0,2(^);所述第一帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為;所述第 一帶通電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（20^，;其中，ω。為所述激光器1的 中心頻率，ω(ι為所述射頻源3的頻率。
[0065] 第二光電檢測器18的作用是將輸入的光信號轉換為電信號，具體地，將偏振分束 器15輸出的光信號轉換成電信號，該電信號作為第二電濾波單兀19的輸入。
[0066] 第二電濾波單元19的作用是對輸入的電信號進行濾波。第二電濾波單元19包括： 第二低通電濾波器、第二帶通電濾波器；所述第二低通電濾波器的截止頻率的取值范圍為 (0^,20^);所述第二帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為（0^,20^);所述第二帶通 電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（20^，ω ε-ω(ι);其中，ω。為所述激光器1的中心頻 率，為所述射頻源3的頻率。
[0067] 圖2示出了 一種光矢量網絡分析儀的信號傳輸示意圖。其中，當要 測量待測單元2-9在頻率為ω。處的性能時，待測單元2-9的傳輸矩陣設為：
【權利要求】
1. 一種光矢量網絡分析儀，其特征在于，包括： 激光器（1)、第一偏振耦合器（2)、第二偏振控制器（7)、第三偏振耦合器（8)、待測單元 (9) 、第六偏振耦合器（14)、偏振分束器（15)依次連接； 所述第一偏振耦合器（2)、強度調制器（4)、第二偏振耦合器（5)、保偏高通光濾波器 (6)、所述第三偏振耦合器（8)依次連接，其中，所述強度調制器（4)與射頻源（3)相連； 所述第二偏振耦合器（5)、保偏低通光濾波器（10)、第四偏振耦合器（11)、第五偏振耦 合器（13)、所述第六偏振耦合器（14)依次連接； 所述第四偏振耦合器（11)、第一偏振控制器（12)、所述第五偏振耦合器（13)依次連 接； 所述偏振分束器（15)、第一光電檢測器（16)、第一電濾波單兀（17)、信號處理單兀 (20)依次連接； 所述偏振分束器（15)、第二光電檢測器（18)、第二電濾波單元（19)、所述信號處理單 元（20)依次連接； 所述激光器（1)的中心頻率可以調節； 所述信號處理單元（20)，用于分別獲取所述第一電濾波單元（17)和所述第二電濾波 單元（19)的輸出信號，并根據所述輸出信號得到所述待測單元（9)的傳輸矩陣。
2. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述第一偏振耦合器（2)的 分光比為1:1。
3. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述第一偏振控制器（12) 一 0 Γ 的傳輸矩陣是t n 。 -1 (J
4. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述第二偏振控制器（7)的 "ο Γ 傳輸矩陣是t Λ。 -1 (J
5. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述保偏高通光濾波器（6) 的截止頻率的取值范圍為ωε+ω(ι)，所述ω。為所述激光器（1)的中心頻率，所述 ω。為所述射頻源（3)的頻率。
6. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述保偏低通光濾波器 (10) 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⑴的中心頻率， 所述為所述射頻源（3)的頻率。
7. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述第一電濾波單元（17) 包括：第一低通電濾波器、第一帶通電濾波器； 所述第一低通電濾波器的截止頻率的取值范圍為（《^20^); 所述第一帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為（《^20^); 所述第一帶通電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（20^，； 其中，所述ω。為所述激光器（1)的中心頻率，所述ω(ι為所述射頻源（3)的頻率。
8. 根據權利要求1所述的光矢量網絡分析儀，其特征在于，所述第二電濾波單元（19) 包括：第二低通電濾波器、第二帶通電濾波器； 所述第二低通電濾波器的截止頻率的取值范圍為（《^20^); 所述第二帶通電濾波器的下截止頻率的取值范圍為（《^20^); 所述第二帶通電濾波器的上截止頻率的取值范圍為（20^，ωε-ω。）； 其中，所述ω。為所述激光器（1)的中心頻率，所述ω(ι為所述射頻源（3)的頻率。
9. 一種權利要求1-8中任一所述的光矢量網絡分析儀的使用方法，其特征在于，包括： 根據測量精度的要求調節所述射頻源（3)的頻率； 根據所述待測單元（9)所要測量的頻率調節所述激光器（1)的中心頻率。
10. 根據權利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述根據所述待測單元（9)所要測 量的頻率調節所述激光器（1)的中心頻率，包括： 所述根據所述待測單元（9)所要測量的頻率調節所述激光器（1)的中心頻率，使所述 中心頻率等于所述待測單元（9)所要測量的頻率。
【文檔編號】H04B10/073GK104243022SQ201410432939
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月28日 優先權日:2014年8月28日
【發明者】張 杰, 高冠軍, 趙永利, 張財星, 楊輝 申請人:北京郵電大學