專利名稱：利用隔離器的光調(diào)制器和包含這種光調(diào)制器的發(fā)送器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用隔離器的光調(diào)制器和包含這種光調(diào)制器的發(fā)送器，特別地涉及一種通過改變施加到隔離器上的磁場來引起光衰減以調(diào)制連續(xù)波光束的光調(diào)制器，以及包含這種光調(diào)制器的發(fā)送器一種光調(diào)制器把一連續(xù)波光束調(diào)制為具有與電信號相同形式的光信號。當(dāng)由一波分復(fù)用系統(tǒng)(WDM)同時傳輸幾個波長的光束時，它們的中心波長因通過施加電信號產(chǎn)生的光信號譜的線性調(diào)頻特性而發(fā)生抖動，從而使傳輸特性下降。為了解決上述問題，可以驅(qū)動一激光二極管發(fā)出輸出連續(xù)光波，并對該激光二極管的波束輸出進(jìn)行調(diào)制。光調(diào)制是通過象電光調(diào)制器或鈮酸鋰調(diào)制器這樣的外部調(diào)制器完成。
圖1為說明傳統(tǒng)光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)的方框圖。如圖1所示，該光調(diào)制器中包括一激光二極管100、第一和第二光波導(dǎo)102和104、一電極板106以及一電信號源108。
下面具體描述上述元件的工作過程。首先，從激光二極管100提供的一連續(xù)光信號被耦合到兩個光波導(dǎo)102和104中。當(dāng)把電信號從電信號源108提供到電極板106時，第一光波導(dǎo)的折射率發(fā)生改變。該改變的折射率改變了第一光波導(dǎo)102的傳輸常數(shù)，而被改變的傳輸常數(shù)改變通過第一光波導(dǎo)的光信號的相位。相應(yīng)地，在第一光波導(dǎo)102的相位改變的光信號與第二光波導(dǎo)104的相位沒有改變的光信號之間存在相位差。
光調(diào)制器輸出的光信號被根據(jù)該相位差進(jìn)行調(diào)制。也就是說，當(dāng)這兩個相位相同時，輸出的光信號被加強，但是，當(dāng)這兩個相位具有相差180°的相位時，輸出光信號消失。這樣就可以在輸出端口把輸出光信號打開/關(guān)閉(調(diào)制)。在關(guān)閉狀態(tài)的衰減率約為22dB。
但是，在該光調(diào)制器中，插入損耗較高(通常約為6dB)，并且由于偏振作用其特性發(fā)生嚴(yán)重改變。另外，該調(diào)制器需要較高的參考電壓和電調(diào)制信號。由于采用這樣的高壓內(nèi)部產(chǎn)生的熱量增加，從而需要對該調(diào)制器進(jìn)行散熱處理。
在用于用戶網(wǎng)絡(luò)的低成本的光調(diào)制技術(shù)中，把使用光放大器的放大后的自發(fā)輻射光譜限幅源作為連續(xù)波光源，并且采用一種利用上述的外部調(diào)制器把電信號調(diào)制為光信號的方法。在這種情況下，由于光調(diào)制器價格昂貴，為了包括一個用戶網(wǎng)絡(luò)必須增加成本。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種使用隔離器的光調(diào)制器，通過該調(diào)制器輸出光信號被調(diào)制，其是通過產(chǎn)生磁場并把該磁場施加到該隔離器上，而使法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振改變而對輸出光信號進(jìn)行調(diào)制，本發(fā)明還提供一種包括該光調(diào)制的發(fā)生器。
相應(yīng)的，為了達(dá)到上述目的，在此提供一種使用隔離器的光調(diào)制器，以根據(jù)預(yù)定的電信號對由光源產(chǎn)生的載波進(jìn)行調(diào)制，該光調(diào)制器包括一個包括法拉第旋轉(zhuǎn)器的隔離器，該法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振旋轉(zhuǎn)角取決于所施加的磁場強度，該隔離器用于根據(jù)偏振旋轉(zhuǎn)角控制光信號的隔離并輸出調(diào)制后的光信號；一個用于產(chǎn)生磁場的磁場發(fā)生器，該磁場的強度由預(yù)定的電信號所控制，并把所產(chǎn)生的磁場施加到隔離器；以及一個用于把電信號施加到該磁場發(fā)生器并控制該電信號的強度的信號發(fā)生器。
為了達(dá)到上述目的，在此提供一種光發(fā)送器，其中包括用于產(chǎn)生載波的光源；包括法拉第旋轉(zhuǎn)器的隔離器，該法拉第旋轉(zhuǎn)器的極化旋轉(zhuǎn)角取決于所施加的磁場強度，該隔離器用于根據(jù)偏振旋轉(zhuǎn)角控制光信號的隔離并輸出調(diào)制后的光信號；一個用于產(chǎn)生磁場的磁場發(fā)生器，該磁場的強度由預(yù)定的電信號所控制，并把所產(chǎn)生的磁場施加到隔離器；一個用于把電信號施加到該磁場發(fā)生器并控制該電信號的強度的信號發(fā)生器；以及一個用于把在該隔離器中調(diào)制的光信號放大并把所放大的光信號發(fā)送到傳輸信道的光放大器。
在下文參照附圖的最佳實施例描述中，上述本發(fā)明的目的和優(yōu)點將變得更加明顯。其中


如下圖1為說明傳統(tǒng)光調(diào)制器結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2為本發(fā)明的使用隔離器的光調(diào)制器的方框圖；圖3為圖2中所示的隔離器的方框圖；以及
圖4為本發(fā)明的包括使用隔離器的光調(diào)制器在內(nèi)的發(fā)送器的方框圖。
如圖2所示，光調(diào)制器中包括一隔離器200、一磁場發(fā)生器204、以及一信號發(fā)生器202。該磁場發(fā)生器204最好是能夠把電信號轉(zhuǎn)化為磁場的電磁鐵。
下面根據(jù)上述結(jié)構(gòu)描述本發(fā)明的操作過程。首先，一輸入連續(xù)波光信號經(jīng)光纖輸入端(未示出)入射，并由隔離器200所阻擋。由信號發(fā)生器202產(chǎn)生的電信號來激發(fā)/消除磁場發(fā)生器204所產(chǎn)生的電磁場，以使隔離器200的隔離作用有效/無效。隔離作用的開/閉可以被認(rèn)為是對于輸入光信號的衰減的開/閉。也就是說，當(dāng)由信號發(fā)生器202所產(chǎn)生的電信號被提供到磁場發(fā)生器204時，則形成磁場，例如，當(dāng)磁場發(fā)生器204是一電磁鐵并且當(dāng)電信號為“1”(高電平)。則入射到隔離器200中的輸入連續(xù)波光信號通過隔離器200并輸出到輸出端。當(dāng)電信號為“0”(低電平)，則在隔離器200中沒有形成磁場。因此，輸入連續(xù)光信號不能通過隔離器200，并且不能輸出到輸出端。該連接波光信號的打開或關(guān)閉取決于電信號的開/閉狀態(tài)，從而實現(xiàn)光調(diào)制。在上述的光調(diào)制操作中，衰減率的范圍在0.5dB到50dB之間。
圖3是圖2所示的隔離器的方框圖。該隔離器可以使光從輸入端口低損耗地發(fā)送到輸出端口，并防止光的高損耗的反向傳輸和復(fù)合，從而使系統(tǒng)的操作保持穩(wěn)定。例如，當(dāng)由激光二極管發(fā)出的光在光的傳送方向上傳輸時，在光纖分段的分離部位或當(dāng)連接到各種設(shè)備上時由于光反向傳輸產(chǎn)生的反射噪聲處的連接器中會產(chǎn)生反射光。該隔離器防止了上述問題，它在不低于1Gbps波特率的光纖通信中和由于反射光而出現(xiàn)問題的高靈敏度傳感器中特別有用。
圖3的隔離器中包括第一準(zhǔn)直器300、第一雙折射元件302、法拉第旋轉(zhuǎn)器304、第二雙折射元件306、以及第二準(zhǔn)直器308。金紅石或方解石適用于作為第一和第二雙折射率元件的材料。第一雙折射元件302用作為偏振器，第二雙折射元件306用作為分析器。其原理是只有一個方向上偏振的偏振光能夠通過，而偏振方向垂直于上述偏振光的偏振方向的偏振光不能通過。偏振器與分析器之間的基本參數(shù)是所通過的偏振光與偏振方向垂直于該可通過偏振光的偏振方向的偏振光之間的衰減比例。
法拉第旋轉(zhuǎn)器304使入射光的偏振面旋轉(zhuǎn)45°。該旋轉(zhuǎn)45°后的光由法拉第旋轉(zhuǎn)器的末端所反射并重新進(jìn)入該旋轉(zhuǎn)器，然后再一次被旋轉(zhuǎn)45°。因此，該光束總共被旋轉(zhuǎn)了90°。相應(yīng)地，該旋轉(zhuǎn)了90°的反射波被偏振器所阻擋。在磁場沿著傳輸方向施加到磁光材料中時，法拉第旋轉(zhuǎn)器通過法拉第效應(yīng)產(chǎn)生一個法拉第旋轉(zhuǎn)。法拉第效應(yīng)就是當(dāng)光通過磁光材料時，光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。
隔離器的性能由向前傳輸損耗與向后隔離性能所確定。該隔離器通常由于在元件結(jié)合處的反射以及偏振器和旋轉(zhuǎn)器缺陷而使入射損耗約為1dB及隔離度為3dB。
下面描述圖3中的隔離器的操作過程。第一準(zhǔn)直器300收集由第一光纖或激光二極管(未示出)發(fā)出的準(zhǔn)直光。該準(zhǔn)直光被第一雙折射元件302分為偏振方向相互垂直的兩束光，該兩束光經(jīng)過不同的路徑入射到法拉第旋轉(zhuǎn)器304中。該入射到法拉第旋轉(zhuǎn)器的光在與原有的偏振方向旋轉(zhuǎn)45°并保持相互垂直。該偏振方向改變后的光束通過第二雙折射元件306，然后這兩束光合二為一。接著，這兩束光被第二準(zhǔn)直器308所準(zhǔn)直，并且該準(zhǔn)直后的光速進(jìn)入第二光纖(未示出)。在此，法拉第旋轉(zhuǎn)器304使隔離器保持穩(wěn)定的磁場使得偏振方向能夠改變45°。但是如果在隔離器附近產(chǎn)生磁場，則會影響法拉第旋轉(zhuǎn)器中磁場。另外，法拉第旋轉(zhuǎn)器根據(jù)磁場的強度改變旋轉(zhuǎn)偏振方向的角度，可以由下列方程(1)所表達(dá)θ=VBI(1)其中θ為旋轉(zhuǎn)角、V為常量、B為磁場強度、以及I為相互作用長度。
當(dāng)由方程(1)所表達(dá)的外磁場改變偏振方向時，則偏振方向相互垂直的光束通過第二雙折射元件306的路徑被改變，結(jié)果改變了通過第二準(zhǔn)直器308入射到第二光纖的光入射量。也就是說，磁場的強度隨著外部電信號(電流)的改變而改變，隔離器的損耗特性取決于不同電場強度。
圖4為包括本發(fā)明的使用隔離器的光調(diào)制器的光發(fā)送器。圖4中的光發(fā)送器包括光源400、使用隔離器的光調(diào)制器402、以及放大器404。
下面描述上述元件的操作過程。首先，當(dāng)用于信號傳輸?shù)妮d波由象激光二極管或發(fā)光二極管這樣的光源400產(chǎn)生時，由光源400所產(chǎn)生的的載波被使用隔離器的光調(diào)制器402適時地打開或關(guān)閉。所調(diào)制并產(chǎn)生的光信號由放大器404所放大，并經(jīng)過傳輸信道傳送到下一端口。
對于波分復(fù)用(WDM)的光信號的傳輸，來自不同光源的載波光束被調(diào)制和復(fù)用后發(fā)送出去。在光纖用戶網(wǎng)絡(luò)中，加載信息的光和載波光被從光傳輸系統(tǒng)發(fā)送到用戶端口。在用戶端口處，加載信息的光被輸入一檢波器并轉(zhuǎn)化為電信號，并且該載波光通過使用隔離器的光調(diào)制器加載上用戶的信息并發(fā)送回光傳輸系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明，磁場發(fā)生器是安裝在光隔離器上的，施加到磁場發(fā)生器的電信號被調(diào)整以用于控制形成于隔離器的磁場的強度。相應(yīng)地，光信號的隔離作用被激發(fā)或取消，從而調(diào)制連續(xù)波光信號。因此，可以實現(xiàn)具有優(yōu)良的溫度特性的小型且低成本并易于安裝在發(fā)達(dá)器上的光調(diào)制器。另外，該光調(diào)制器被安裝到激光二極管上，并能通過只改變電信號而執(zhí)行光調(diào)制。因此，它不易被象灰塵、溫度以及濕度這樣的外部因素所影響，因此對于偏振化只存在較小的相位改變。
權(quán)利要求
1.一種使用隔離器的光調(diào)制器，它用于調(diào)制由光源根據(jù)預(yù)定的電信號產(chǎn)生的載波，其特征在于，該光調(diào)制器中包括一包括法拉第旋轉(zhuǎn)器的隔離器，該法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振旋轉(zhuǎn)角取決于所施加的磁場強度，該隔離器用于根據(jù)偏振旋轉(zhuǎn)角控制光信號的隔離并輸出調(diào)制后的光信號；一個用于產(chǎn)生磁場的磁場發(fā)生器，該磁場的強度由預(yù)定的電信號所控制，并把所產(chǎn)生的磁場施加到隔離器；以及一個用于把電信號施加到該磁場發(fā)生器并控制該電信號的強度的信號發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用隔離器的光調(diào)制器，其特征在于，所述磁場發(fā)生器是一電磁鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的使用隔離器的光調(diào)制器，其特征在于，所述該隔離器根據(jù)電信號為高或低隔離輸入的光信號。
4.一種光發(fā)射器，其特征在于，其中包括一用于產(chǎn)生載波的光源；一包括法拉第旋轉(zhuǎn)器的隔離器，該法拉第旋轉(zhuǎn)器的偏振旋轉(zhuǎn)角取決于所施加的磁場強度，該隔離器用于根據(jù)偏振旋轉(zhuǎn)角控制光信號的隔離并輸出調(diào)制后的光信號；一個用于產(chǎn)生磁場的磁場發(fā)生器，該磁場的強度由預(yù)定的電信號所控制，并把所產(chǎn)生的磁場施加到隔離器；一個用于把電信號施加到該磁場發(fā)生器并控制該電信號的強度的信號發(fā)生器；以及一個用于把在該隔離器中調(diào)制的光信號放大并把所放大的光信號發(fā)送到傳輸信道的光放大器。
全文摘要
在此提供一種使用隔離器的光調(diào)制器,以及一種包括該光調(diào)制器的光發(fā)送器。該光調(diào)制器根據(jù)預(yù)定的電信號對由光源產(chǎn)生的載波進(jìn)行調(diào)制,其中包括:一個包括法拉第旋轉(zhuǎn)器的隔離器,該隔離器用于根據(jù)偏振旋轉(zhuǎn)角控制光信號的隔離并輸出調(diào)制后的光信號;一個用于產(chǎn)生磁場的磁場發(fā)生器;以及一個用于把電信號施加到該磁場發(fā)生器并控制該電信號的強度的信號發(fā)生器。通過把光信號的隔離作用激發(fā)或消除,從而調(diào)制連續(xù)波光信號。
文檔編號G02F1/09GK1221118SQ9812316
公開日1999年6月30日 申請日期1998年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月8日
發(fā)明者金性準(zhǔn) 申請人:三星電子株式會社