一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，包括45°起偏器、環(huán)形器、偏振分束器、第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、相位調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)電源和45°檢偏器；環(huán)形器包括有三個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C，偏振分束器包括有四個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C和端口D；45°起偏器與環(huán)形器的端口A連接；環(huán)形器的端口B與偏振分束器的端口A連接；偏振分束器的端口B、端口D分別與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡連接；偏振分束器的端口C與相位調(diào)制器連接；相位調(diào)制器與第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接；驅(qū)動(dòng)電源與相位調(diào)制器的控制端連接；環(huán)形器的端口C與45°檢偏器連接。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖通信、光纖傳感以及量子保密通信領(lǐng)域，更具體地，涉及一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]光調(diào)制器也稱電光調(diào)制器，是高速、長(zhǎng)距離光通信的關(guān)鍵器件。其工作方式是通過(guò)電壓或電場(chǎng)的變化最終調(diào)控輸出光的折射率、吸收率、振幅或相位。在整體光通信的光發(fā)射、傳輸、接收過(guò)程中，光調(diào)制器被用于控制光的強(qiáng)度，作用非常重要。
[0003]其中最常用的調(diào)制器是Mach-Zehnder干涉式強(qiáng)度調(diào)制器。其工作原理是，將輸入光分成兩路相等信號(hào)分別進(jìn)入調(diào)制器的兩個(gè)光支路，兩個(gè)光支路采用的電光性材料的折射率會(huì)隨外部施加的電信號(hào)大小而變化。折射率變化導(dǎo)致信號(hào)相位變化，當(dāng)兩個(gè)支路信號(hào)調(diào)制器輸出端再次結(jié)合在一起時(shí)，合成的光信號(hào)將是一個(gè)強(qiáng)度大小變化的干涉信號(hào)，相當(dāng)于把電信號(hào)變化轉(zhuǎn)為了光信號(hào)變化，實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)度調(diào)制。但電光調(diào)制器的缺點(diǎn)是其調(diào)制特性會(huì)隨環(huán)境溫度變化，從而靜態(tài)工作點(diǎn)就會(huì)偏離調(diào)制特性曲線的線性區(qū)中點(diǎn)，導(dǎo)致調(diào)制光波信號(hào)失真。
[0004]針對(duì)M-Z電光調(diào)制器工作偏置點(diǎn)不穩(wěn)定，易受外界因素影響的缺點(diǎn)，目前解決方式有兩種，低頻擾動(dòng)法和平均功率法。但低頻擾動(dòng)法會(huì)引入其他頻譜成分，使調(diào)制器的非線性效應(yīng)增強(qiáng)，平均功率法卻需要手工調(diào)節(jié)，進(jìn)行工作點(diǎn)定位，耗時(shí)長(zhǎng)，操作繁瑣。針對(duì)這些缺點(diǎn)，之后提出了一種電光強(qiáng)度調(diào)制器自動(dòng)偏置控制裝置。
[0005]目前已經(jīng)發(fā)表的基于M-Z型電光強(qiáng)度調(diào)制器的自動(dòng)偏壓控制裝置，該裝置不僅能完全自動(dòng)校準(zhǔn)、跟蹤調(diào)制器的偏置電壓，而且可以克服激光器抖動(dòng)引起的控制環(huán)誤操作問(wèn)題，基本滿足了現(xiàn)代高速電光調(diào)制的控制需求。但其工作點(diǎn)需要先進(jìn)行人工準(zhǔn)確定位，才能進(jìn)入自動(dòng)跟蹤模式，并且所有連接光路均采用保偏光纖。
[0006]總體來(lái)說(shuō)，目前的電光調(diào)制器一般都存在直流漂移或者操作不便的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對(duì)目前電光調(diào)制器的技術(shù)局限性，本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，本實(shí)用新型相比于已有的強(qiáng)度調(diào)制器具有穩(wěn)定性高和操作便利的優(yōu)點(diǎn)，這是由于調(diào)制系統(tǒng)能夠避免外界環(huán)境對(duì)系統(tǒng)相位漂移和偏振變化的干擾，并且本實(shí)用新型所涉及的光路可完美保證時(shí)域匹配，無(wú)需人工調(diào)節(jié)。
[0008]為實(shí)現(xiàn)以上實(shí)用新型目的，采用的技術(shù)方案是:
[0009]一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，包括45°起偏器、環(huán)形器、偏振分束器、第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、相位調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)電源和45°檢偏器;其中環(huán)形器包括有三個(gè)端口，分別為端口 A、端口 B、端口 C，偏振分束器包括有四個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C和端口D;
[0010]其中45°起偏器的輸出端與環(huán)形器的端口A連接;環(huán)形器的端口 B與偏振分束器的端口 A連接;偏振分束器的端口 B、端口 D分別與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接;偏振分束器的端口 C與相位調(diào)制器的輸入端連接;相位調(diào)制器的輸出端與第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接;驅(qū)動(dòng)電源的輸出端與相位調(diào)制器的控制端連接；環(huán)形器的端口 C與45°檢偏器的輸入端連接。
[0011]本實(shí)用新型提供的調(diào)制系統(tǒng)的工作過(guò)程具體包括以下步驟:
[0012]S1.輸入光通過(guò)45°起偏器，變?yōu)?5°線偏振光，45°線偏振光經(jīng)過(guò)環(huán)形器進(jìn)入偏振分束器，45°線偏振光經(jīng)過(guò)偏振分束器分為兩路:透射分量和反射分量；
[0013]S2.其中透射分量通過(guò)端口 C進(jìn)入相位調(diào)制器，透射分量經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器調(diào)制后進(jìn)入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后通過(guò)相位調(diào)制器首次進(jìn)入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器反射后進(jìn)入第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，透射分量經(jīng)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后第二次進(jìn)入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器透射后進(jìn)入第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后第三次進(jìn)入偏振分束器，此時(shí)偏振分束器對(duì)透射分量起反射作用；
[0014]至于反射分量，其經(jīng)偏振分束器反射后進(jìn)入第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后首次進(jìn)入偏振分束器，此時(shí)經(jīng)偏振分束器透射后反射分量進(jìn)入第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后第二次進(jìn)入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器反射后通過(guò)相位調(diào)制器進(jìn)入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后通過(guò)相位調(diào)制器第三次進(jìn)入偏振分束器，偏振分束器對(duì)反射分量起透射作用，此時(shí)反射分量與經(jīng)歷過(guò)同樣長(zhǎng)光路歷程的透射分量進(jìn)行偏振疊加，并通過(guò)端口 A射出；
[0015]其中，相位調(diào)制器對(duì)經(jīng)過(guò)其的反射分量或透射分量進(jìn)行相位調(diào)制；
[0016]S3.疊加后的透射分量、反射分量進(jìn)入環(huán)形器后通過(guò)環(huán)形器的端口C射出，進(jìn)入45°檢偏器，并通過(guò)45°檢偏器的輸出端輸出光強(qiáng)度調(diào)制結(jié)果。
[0017]優(yōu)選地，所述偏振分束器的端口B、端口 C、端口 D通過(guò)光纖與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、相位調(diào)制器、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接。
[0018]優(yōu)選地，所述光纖為單模光纖或保偏光纖。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0020]本實(shí)用新型提供的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)在調(diào)制時(shí)透射分量和反射分量所經(jīng)歷的路徑是相同的，消除了因路徑不同帶來(lái)相位漂移不同的影響;采用法拉第反射鏡，利用法拉第反射旋轉(zhuǎn)共軛效應(yīng)，使得兩個(gè)相互垂直偏振分量在合成干涉時(shí)仍舊能夠完美地保持相互垂直，即使在不使用保偏光纖的條件下也能夠保持輸出偏振態(tài)的穩(wěn)定，因此具有完全內(nèi)稟穩(wěn)定性的特征，此外本實(shí)用新型所涉及的光路可完美保證時(shí)域匹配，無(wú)需人工調(diào)節(jié)，十分便利，所用光纖可為普通單模光纖，節(jié)約成本。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型提供的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實(shí)用新型提供的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的光路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]附圖僅用于示例性說(shuō)明，不能理解為對(duì)本專(zhuān)利的限制；
[0024]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的闡述。
[0025]實(shí)施例1
[0026]如圖1、2所示，調(diào)制系統(tǒng)包括45°起偏器1、環(huán)形器2、偏振分束器3、第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5、第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4、相位調(diào)制器6、驅(qū)動(dòng)電源8和45°檢偏器9；其中環(huán)形器2包括有三個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C，偏振分束器3包括有四個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C和端口D;
[0027]其中45°起偏器I的輸出端與環(huán)形器2的端口 A連接;環(huán)形器2的端口 B與偏振分束器3的端口 A連接;偏振分束器3的端口 B、端口 D分別與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4的輸入端連接;偏振分束器3的端口 C與相位調(diào)制器6的輸入端連接;相位調(diào)制器6的輸出端與第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7的輸入端連接;驅(qū)動(dòng)電源8的輸出端與相位調(diào)制器6的控制端連接;環(huán)形器2的端口 C與45°檢偏器9的輸入端連接。
[0028]其工作過(guò)程具體如下:
[0029]S1.輸入光通過(guò)45°起偏器I，變?yōu)?5°線偏振光，45°線偏振光經(jīng)過(guò)環(huán)形器2進(jìn)入偏振分束器3，45°線偏振光經(jīng)過(guò)偏振分束器3分為兩路:透射分量和反射分量；
[0030]S2.其中透射分量通過(guò)端口 C進(jìn)入相位調(diào)制器6，透射分量經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器6調(diào)制后進(jìn)入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7反射后通過(guò)相位調(diào)制器6首次進(jìn)入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3反射后進(jìn)入第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5，透射分量經(jīng)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5反射后第二次進(jìn)入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3透射后進(jìn)入第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4，經(jīng)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4反射后第三次進(jìn)入偏振分束器3，此時(shí)偏振分束器3對(duì)透射分量起反射作用；
[0031 ]至于反射分量，其經(jīng)偏振分束器3反射后進(jìn)入第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4，經(jīng)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4反射后首次進(jìn)入偏振分束器3，此時(shí)經(jīng)偏振分束器3透射后反射分量進(jìn)入第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5，經(jīng)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5反射后第二次進(jìn)入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3反射后通過(guò)相位調(diào)制器6進(jìn)入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7反射后通過(guò)相位調(diào)制器6第三次進(jìn)入偏振分束器3，偏振分束器3對(duì)反射分量起透射作用，此時(shí)反射分量與經(jīng)歷過(guò)同樣長(zhǎng)光路歷程的透射分量進(jìn)行偏振疊加，并通過(guò)端口 A射出；
[0032]其中，相位調(diào)制器6對(duì)經(jīng)過(guò)其的反射分量或透射分量進(jìn)行相位調(diào)制；
[0033]S3.疊加后的透射分量、反射分量進(jìn)入環(huán)形器2后通過(guò)環(huán)形器2的端口C射出，進(jìn)入45°檢偏器9，并通過(guò)45°檢偏器9的輸出端輸出光強(qiáng)度調(diào)制結(jié)果。
[0034]實(shí)施例2
[0035]本實(shí)施例使用的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一樣，本實(shí)施例用DFB激光器輸入波長(zhǎng)為1550nm的連續(xù)激光進(jìn)入系統(tǒng)。
[0036]輸入光通過(guò)45°起偏器I，變?yōu)?5°線偏振光，隨后經(jīng)過(guò)偏振無(wú)關(guān)環(huán)形器2，進(jìn)入四端口偏振分束器3，光束被等概率的反射和透射，反射分量經(jīng)過(guò)偏振分束器3后，經(jīng)過(guò)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡4反射后，其偏振方向旋轉(zhuǎn)90°，之后再經(jīng)過(guò)四端口偏振分束器3后被透射，透射光經(jīng)過(guò)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡5反射，其偏振方向再次旋轉(zhuǎn)90°，再次經(jīng)過(guò)四端口偏振分束器3后被反射，反射光經(jīng)過(guò)相位調(diào)制器6，其偏振態(tài)受到調(diào)制，經(jīng)過(guò)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡7反射，反射光再次被相位調(diào)制器6調(diào)制，隨后進(jìn)入四端口偏振分束器3;另一透射分量則同樣依次經(jīng)過(guò)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射進(jìn)入四端口偏振分束器3，兩個(gè)偏振分量經(jīng)過(guò)三個(gè)法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的次序不同，但是所走光程相同，最后可同時(shí)到達(dá)四端口偏振分束器3進(jìn)行偏振疊加，經(jīng)過(guò)四端口偏振分束器3輸出端進(jìn)入45°檢偏器9，可檢測(cè)到有光強(qiáng)輸出。
[0037]其中在相位調(diào)制器6上加載的是周期性的矩形波脈沖電壓，設(shè)置調(diào)制電壓的脈寬小于同一時(shí)刻進(jìn)入系統(tǒng)的兩個(gè)正交偏振分量分別被調(diào)制的時(shí)分寬度。改變驅(qū)動(dòng)電源8加載在相位調(diào)制器6的電壓大小，即對(duì)輸入光分量進(jìn)行不同大小的相位調(diào)制，可檢測(cè)到不同大小的光強(qiáng)輸出，輸出光強(qiáng)的穩(wěn)定性可由法拉第反射旋轉(zhuǎn)共軛效應(yīng)和完全相同的路徑保證，輸出光脈沖強(qiáng)度會(huì)隨著相位調(diào)制器6驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)生改變，其變化規(guī)律為正余弦曲線。
[0038]實(shí)施例3
[0039 ]本實(shí)施例使用的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)一樣，本實(shí)施例用激光脈沖發(fā)生器產(chǎn)生光脈沖輸入系統(tǒng)中，其調(diào)制方法和光路與上述連續(xù)光輸入時(shí)一致，調(diào)節(jié)脈沖光進(jìn)入系統(tǒng)的時(shí)延，輸出的光脈沖強(qiáng)度隨調(diào)制電壓呈正余弦關(guān)系變化。如果輸入光脈沖為用于量子保密通信系統(tǒng)的經(jīng)過(guò)極強(qiáng)衰減的弱相干態(tài)脈沖，則可以通過(guò)改變相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)電壓控制輸出弱相干態(tài)光脈沖的平均光子數(shù)，即實(shí)現(xiàn)了可控誘惑態(tài)脈沖的產(chǎn)生。
[0040]顯然，本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:包括45°起偏器、環(huán)形器、偏振分束器、第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、相位調(diào)制器、驅(qū)動(dòng)電源和45°檢偏器;其中環(huán)形器包括有三個(gè)端口，分別為端口 A、端口 B、端口 C，偏振分束器包括有四個(gè)端口，分別為端口A、端口B、端口C和端口D; 其中45°起偏器的輸出端與環(huán)形器的端口 A連接;環(huán)形器的端口 B與偏振分束器的端口 A連接;偏振分束器的端口 B、端口 D分別與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接;偏振分束器的端口 C與相位調(diào)制器的輸入端連接;相位調(diào)制器的輸出端與第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接;驅(qū)動(dòng)電源的輸出端與相位調(diào)制器的控制端連接;環(huán)形器的端口 C與45°檢偏器的輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述偏振分束器的端口 B、端口 C、端口 D通過(guò)光纖與第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡、相位調(diào)制器、第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的輸入端連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)稟穩(wěn)定的光強(qiáng)調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖為單模光纖或保偏光纖。
【文檔編號(hào)】G02F1/01GK205485141SQ201620265291
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日
【發(fā)明人】王曉靜, 王金東, 江銀珠, 陳文君, 蘇華填, 陳藝豐, 魏正軍, 張智明
【申請(qǐng)人】華南師范大學(xué)