Rin測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種RIN測量方法，該方法應(yīng)用在RIN測量裝置中，其包括：控制放大器通電，以使頻譜儀測量出第一噪聲譜密度；控制光發(fā)射裝置、光衰減器和探測器通電，并控制光衰減器對光發(fā)射裝置提供的光的功率大小進行調(diào)節(jié)；針對每次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次調(diào)節(jié)后，電流計測量出的通過探測器的電流、頻譜儀測量出的第二噪聲譜密度以及第一噪聲譜密度，并基于RIN、T(ω)×G(ω)、電流、第二噪聲譜密度和第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式，其中T(ω)表示探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)，G(ω)表示放大器的增益譜；根據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)建方程式組，并根據(jù)方程式組計算出RIN。通過本發(fā)明，可以提高RIN測量的準確度，并降低RIN測量成本。
【專利說明】
R IN測量方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明屬于光發(fā)射裝置性能測試領(lǐng)域，具體涉及一種RIN(Relative Intensity Noise，相對強度噪聲)測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光發(fā)射裝置(諸如激光器和LED燈等)在生產(chǎn)生活中的廣泛應(yīng)用，如何準確測 量光發(fā)射裝置提供的光的質(zhì)量好壞，從而確定光發(fā)射裝置的質(zhì)量成為人們越來越關(guān)注的問 題，其中RIN為衡量光質(zhì)量好壞的重要指標之一。目前，在采用RIN測量裝置對光進行RIN測 量時，通常首先需要測量出RIN測量裝置中探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)T( co )和放大器的 增益譜G( ? )，然后基于T( ? )和G( ? )確定RIN。
[0003] 然而，傳統(tǒng)地通常采用其他測試裝置對探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)T( co )和放 大器的增益譜G( co )進行分別測量，在該測量過程中由于測試裝置的測試準確度各有不同， 因而可能存在T( )和G( )的測量準確度較低的問題，從而可能導致RIN的測量準確度較 低，且該測量方式成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種RIN測量方法，以解決目前RIN測量方式存在的準確度較低且成本 較高的問題。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供一種RIN測量方法，所述方法應(yīng)用在RIN測量 裝置中，所述RIN測量裝置包括依次連接的光發(fā)射裝置、光衰減器、探測器、放大器和頻譜 儀，以及與所述探測器連接的電流計，所述方法包括：
[0006] 控制所述放大器通電，以使所述頻譜儀測量出第一噪聲譜密度；
[0007] 控制所述光發(fā)射裝置、所述光衰減器和所述探測器通電，并控制所述光衰減器對 所述光發(fā)射裝置提供的光的功率大小進行調(diào)節(jié)；
[0008] 針對每次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次調(diào)節(jié)后，所述電流計測量出的通過所述探測器的電流、所 述頻譜儀測量出的第二噪聲譜密度以及所述第一噪聲譜密度，并基于RIN、T( co ) XG( co )、 所述電流、所述第二噪聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式，其中T (?)表示所述探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)，G( co )表示所述放大器的增益譜；
[0009] 根據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)建方程式組，并根據(jù)所述方程式組計算出所述 RIN〇
[0010] 在一種可選的實現(xiàn)方式中，所述方法還包括：
[0011]根據(jù)所述方程式組計算出T( ? ) XG( ? )。
[0012] 在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述基于RIN、T( ? ) XG( ? )、所述電流、所述第二噪 聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式包括：
[0013]
建立方程式，其中Id表示所述電 流，R表示所述探測器的負載電阻，RIN( ? )表示所述RIN，Nc>n( ? )表示所述第二噪聲譜密度， N〇ff( 〇 )表不所述第一噪聲譜密度。
[0014] 在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述調(diào)節(jié)的次數(shù)至少為2次。
[0015] 在另一種可選的實現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所述方程式組計算出所述RIN包括:采用最 小二乘法對所述方程式組中各個方程式進行曲線擬合，從而計算出所述RIN。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：
[0017] 1、本發(fā)明通過對光發(fā)射裝置提供的光的功率進行調(diào)節(jié)，針對每次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次 調(diào)節(jié)后，電流計測量出的通過探測器的電流、光發(fā)射裝置、光衰減器和探測器通電時頻譜儀 測量出的第二噪聲譜密度以及僅放大器通電時頻譜儀測量出的第一噪聲譜密度，基于RIN、 T( ? ) XG( co )、電流、第二噪聲譜密度和第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式，并根 據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)成的方程式組計算出RIN，可以避免采用其他測試裝置對T (? )、G( co )分別進行單獨測量，從而減少在對T( co )、G( co )分別進行單獨測量的環(huán)節(jié)中所 引入的誤差，由此可以提高RIN測量的準確度，并降低測量成本；
[0018] 2、本發(fā)明在根據(jù)方程式組計算出RIN的同時，還計算出T( CO ) XG( C0 )，由于T( ? ) 和G( co )分別代表了探測器和放大器的固有屬性，其不會根據(jù)光發(fā)射裝置的變化而變化，因 而在T( ? )和G( ? )確定的基礎(chǔ)上，在對下一光發(fā)射裝置進行RIN測量時，基于RIN、T( ? ) XG (?)、所述電流、所述第二噪聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系，只進行一次 測量便可獲得該光發(fā)射裝置的RIN，由此可以提高RIN測量的效率；
[0019] 3、本發(fā)明通過采用最小二乘法對方程式組中各個方程式進行曲線擬合，從而根據(jù) 方程式組計算出RIN，可以進一步提高RIN測量的準確度。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明RIN測量方法的一個實施例流程圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明RIN測量裝置的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，并使本發(fā)明實 施例的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中技術(shù)方 案作進一步詳細的說明。
[0023] 在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語"連接"應(yīng)做廣義理 解，例如，可以是機械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可 以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述 術(shù)語的具體含義。
[0024]參見圖1，為本發(fā)明RIN測量方法的一個實施例流程圖。該RIN測量方法可以應(yīng)用在 RIN測量裝置中，該RIN測量裝置如圖2所示，其可以包括依次連接的光發(fā)射裝置110、光衰減 器120、探測器130、放大器140和頻譜儀150,以及與探測器130連接的電流計160。
[0025]本實施例中，光發(fā)射裝置110發(fā)射的光可以在經(jīng)光衰減器120對其功率大小進行調(diào) 節(jié)后，由探測器130檢測出調(diào)節(jié)后的光的噪聲信號，并連同探測器130自身生成的噪聲信號 發(fā)送給放大器140,以使放大器140對這兩種噪聲信號進行放大處理，并將放大后的噪聲信 號發(fā)送給頻譜儀150。頻譜儀150在接收到放大后的噪聲信號后，可以根據(jù)該噪聲信號測量 出對應(yīng)的噪聲譜密度。
[0026] 基于上述RIN測量裝置，該RIN測量方法可以包括以下步驟：
[0027]步驟S101、控制放大器140通電，以使頻譜儀150測量出第一噪聲譜密度。
[0028]本實施例中，當RIN測量裝置中除頻譜儀150外，僅放大器140通電時，頻譜儀150可 以測量得出放大器的噪聲譜密度，即第一噪聲譜密度。
[0029] 步驟S102、控制光發(fā)射裝置110、光衰減器120和探測器130通電，并控制光衰減器 120對光發(fā)射裝置110提供的光的功率大小進行調(diào)節(jié)。
[0030] 步驟S103、針對每次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次調(diào)節(jié)后，所述電流計160測量出的通過所述探 測器130的電流、所述頻譜儀150測量出的第二噪聲譜密度以及所述第一噪聲譜密度，并基 于RIN、T( co ) XG( co )、所述電流、所述第二噪聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng) 關(guān)系建立方程式，其中T( co )表示所述探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)，G( co )表示所述放大 器的增益譜。
[0031] 本實施例中，當RIN測量裝置中光發(fā)射裝置110、光衰減器120、探測器130和放大器 140均通電時，針對每次經(jīng)光衰減器120調(diào)節(jié)后，由衰減器120提供給探測器130的光，探測器 130可以檢測出該光的噪聲信號，并連同其自身產(chǎn)生的噪聲信號發(fā)送給放大器140。放大器 140在接收到這兩種噪聲信號后，可以對這兩種噪聲信號進行放大，并將放大后的噪聲信號 發(fā)送給頻譜儀150。接著，頻譜儀150可以根據(jù)接收到的噪聲信號，測量得出第二噪聲譜密 度。與此同時，電流計160可以對通過探測器130的電流進行測量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，第二噪聲譜 密度N〇 n( co )減去第一噪聲譜密度NofK co )的差值，與經(jīng)放大器放大后的光發(fā)射裝置的強度 噪聲譜密度Nlaser( ? )、經(jīng)放大器放大后的探測器的散粒噪聲譜密度Nshcit( ? )、T( ? ) XG (?)之間的相互關(guān)系可以表示為：
[0032] [Nlaser( ? )+Nshot( ? ) ] X T ( ? ) X G ( ? ) =N〇n( ? )-Noff ( ? ) (1)
[0033] 強度噪聲譜密度Nlaser(co)可以表示為：
[0035] 探測器的散粒噪聲譜密度N-J ?)可以表示為：
[0036] Nsh〇t(?) = 2eIdR (3)
[0037] 其中，Id表示電流計測量到的通過探測器的電流，R表示探測器的負載電阻，RIN (w )表示RIN，e表示單個電子的電荷。
[0038] 根據(jù)公式（1)~（2)，整理可以得出：
[0040]由公式(4)可以看出，由于R為已知的固定值，且在每次調(diào)節(jié)后，都可以測量得到N〇n (? KNofK ?)和Id，因此在每次調(diào)節(jié)后，基于公式(4)建立的方程式中只存在兩個未知參數(shù) RIN( co )、T( co ) XG( co )。另外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在采用上述RIN測量裝置進行RIN測量時調(diào)節(jié)光 的功率，將不會影響測量得出的RIN的大小，因此只要對光的功率進行至少兩次調(diào)節(jié)，基于 公式(4)對應(yīng)建立至少兩個方程式，就可以根據(jù)由這至少兩個方程式構(gòu)成的方程式組，計算 出兩個未知參數(shù)RIN( ? )、T( ? ) XG( ? )。
[0041] 步驟S104、根據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)建方程式組，并根據(jù)方程式組計算出 RIN〇
[0042] 本實施例中，為了進一步提高測量準確度，可以對光發(fā)射裝置提供的光的功率進 行多于兩次的調(diào)節(jié)，此時可以采用最小二乘法對方程式組中各個方程式進行曲線擬合，從 而根據(jù)方程式組計算出RIN。例如，當對光發(fā)射裝置提供的光的功率進行n次（大于2)調(diào)節(jié) 時，構(gòu)建的方程式組可以表示：
[0044]其中Iw表示對光發(fā)射裝置提供的光的功率進行第i次調(diào)節(jié)后，電流計測量到的電 流;R表不探測器的負載電阻，RIN( 〇 )表不RIN，e表不單個電子的電荷，N〇n_i( 〇 )表不對光 發(fā)射裝置提供的光的功率進行第i次調(diào)節(jié)后，探測器測量到的第二噪聲譜密度。
[0045]另外，在根據(jù)方程式組計算出RIN的同時，還可以計算出T( co ) XG( co )，由于T( co ) 和G( co )分別代表了探測器和放大器的固有屬性，其不會根據(jù)光發(fā)射裝置的變化而變化，因 而在T( co )和G( co )確定的基礎(chǔ)上，在對下一光發(fā)射裝置進行RIN測量時，基于公式(4)，只進 行一次測量便可獲得該光發(fā)射裝置的RIN，由此可以提高RIN測量的效率。
[0046] 由上述實施例可見，本發(fā)明通過對光發(fā)射裝置提供的光的功率進行調(diào)節(jié)，針對每 次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次調(diào)節(jié)后，電流計測量出的通過探測器的電流、光發(fā)射裝置、光衰減器和探 測器通電時頻譜儀測量出的第二噪聲譜密度以及僅放大器通電時頻譜儀測量出的第一噪 聲譜密度，基于RIN、T( co ) XG( co )、電流、第二噪聲譜密度和第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān) 系建立方程式，并根據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)成的方程式組計算出RIN，可以避免采用 其他測試裝置對T( co ) XG( co )分別進行單獨測量，從而可以提高RIN測量的準確度，并降低 測量成本。
[0047] 本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其 它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或 者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識 或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的 權(quán)利要求指出。
[0048]應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并 且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。
【主權(quán)項】
1. 一種RIN測量方法，所述方法應(yīng)用在RIN測量裝置中，所述RIN測量裝置包括依次連接 的光發(fā)射裝置、光衰減器、探測器、放大器和頻譜儀，以及與所述探測器連接的電流計，其特 征在于，所述方法包括： 控制所述放大器通電，以使所述頻譜儀測量出第一噪聲譜密度； 控制所述光發(fā)射裝置、所述光衰減器和所述探測器通電，并控制所述光衰減器對所述 光發(fā)射裝置提供的光的功率大小進行調(diào)節(jié)； 針對每次調(diào)節(jié)，根據(jù)該次調(diào)節(jié)后，所述電流計測量出的通過所述探測器的電流、所述頻 譜儀測量出的第二噪聲譜密度以及所述第一噪聲譜密度，并基于RIN、T( co ) XG( co )、所述 電流、所述第二噪聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式，其中T( co ) 表示所述探測器的歸一化頻率響應(yīng)函數(shù)，G( co )表示所述放大器的增益譜； 根據(jù)各次調(diào)節(jié)后建立的方程式構(gòu)建方程式組，并根據(jù)所述方程式組計算出所述RIN。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括： 根據(jù)所述方程式組計算出T( co ) XG( co )。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于RIN、T( co ) XG( co )、所述電流、所 述第二噪聲譜密度和所述第一噪聲譜密度之間的對應(yīng)關(guān)系建立方程式包括：建立方程式，其中Id表示所述電流，R 表示所述探測器的負載電阻，RIN( )表示所述RIN，Nc>n( )表示所述第二噪聲譜密度，Nc^ (?)表示所述第一噪聲譜密度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)的次數(shù)至少為2次。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述方程式組計算出所述RIN包 括:采用最小二乘法對所述方程式組中各個方程式進行曲線擬合，從而計算出所述RIN。
【文檔編號】G01M11/00GK106053017SQ201610343417
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】王皓, 孫力軍
【申請人】中國電子科技集團公司第四十四研究所