一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，該系統(tǒng)包括順次連接的激光光源、3dB耦合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、檢偏器、光電探測(cè)器、測(cè)量電路控制模塊以及電壓源，第一偏振控制器通過(guò)3dB耦合器和偏振合束器還并聯(lián)有待測(cè)相位調(diào)制器和第二偏振控制器，電壓源連接在待測(cè)相位調(diào)制器上，該測(cè)量方法包括激光光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)檢測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，光電探測(cè)器輸出的電信號(hào)通過(guò)測(cè)量控制電路控制模塊調(diào)制完成半波電壓的自動(dòng)測(cè)量，并作相關(guān)處理，顯示測(cè)量結(jié)果；該發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種基于偏振波合成的方法測(cè)量電光調(diào)制器半波電壓的系統(tǒng)和方法，可以快速、自動(dòng)、準(zhǔn)確測(cè)量調(diào)制器的半波電壓。
【專利說(shuō)明】一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光電技術(shù)和微波光子學(xué)領(lǐng)域中針對(duì)相位調(diào)制器半波電壓的測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法，特別涉及一種基于偏振合波的方法測(cè)量電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光相位調(diào)制器是將電信號(hào)加載到光載波相位上的發(fā)電器件，在光通信、微波光子學(xué)、光纖傳感、光纖無(wú)線融合系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。電光相位調(diào)制器的基本原理是利用晶體或各向異性聚合物的光電效應(yīng)，既通過(guò)改變晶體或異性聚合物的外加電壓來(lái)使其折射率改變，從而改變光波的相位。相位調(diào)制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、插入損耗低、無(wú)需外加偏置等優(yōu)點(diǎn)。鈮酸鋰電光相位調(diào)制器(LiNb03PM)是目前最常用的電光相位調(diào)制器。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、插入損耗低、性能穩(wěn)定、制作工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)。半波電壓是相位調(diào)制器最重要的參數(shù)之一，它決定了相位調(diào)制器的調(diào)制效率、使用功耗。相位調(diào)制器的半波電壓是指當(dāng)通過(guò)它的光波相位發(fā)生η所需的調(diào)制電壓。雖然調(diào)制器的半波電壓是隨之調(diào)制頻率變化的，但變化范圍不大，一般采用直流半波電壓作為參考值。因此，準(zhǔn)確測(cè)量相位調(diào)制器的直流半波電壓是了解調(diào)制器特性及正確使用調(diào)制器的基礎(chǔ)。相位調(diào)制器各個(gè)頻率下半波電壓的值一般是經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定方法通常采用光譜分析法，即利用正弦信號(hào)對(duì)通過(guò)待測(cè)相位調(diào)制器的光波進(jìn)行調(diào)制，并將相位調(diào)制器輸出的光信號(hào)輸入光譜分析儀進(jìn)行分析，得到光波的邊帶和副載波相對(duì)強(qiáng)度，并且由此計(jì)算出相位調(diào)制器的半波電壓。
[0003]目前測(cè)量電光相位調(diào)制器的技術(shù)和方法主要有兩種:其一為基于干涉儀的測(cè)量方法(Sagnac光纖或MZ干涉儀)，這種方法易受環(huán)境變化影響，對(duì)干涉光路光程變化敏感，實(shí)際使用時(shí)可靠性降低；其二，基于確定性量子密鑰分發(fā)誤碼判據(jù)的測(cè)量方法，該方法過(guò)于復(fù)雜，系統(tǒng)成本較高，主要針對(duì)于量子通信系統(tǒng)，并不適用于一般光通信系統(tǒng)快速測(cè)量調(diào)制器半波電壓，其實(shí)際適用范圍受限。已經(jīng)報(bào)道的電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量方案，具有對(duì)光路光程差敏感，成本高，系統(tǒng)復(fù)雜，測(cè)量速度慢等局限性，一定程度上限制了其實(shí)用價(jià)值。為了克服以上技術(shù)問(wèn)題，一種快速、自動(dòng)、準(zhǔn)確電相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)及方法，該電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，能快速、自動(dòng)、準(zhǔn)確測(cè)量調(diào)制器的半波電壓，同時(shí)還能有效消除傳統(tǒng)干涉方案因?yàn)楦缮嬷烽L(zhǎng)度不匹配或長(zhǎng)度隨環(huán)境因素的變化而引起干涉效率降低或?qū)е聹y(cè)量產(chǎn)生較大誤差等問(wèn)題。
[0005]為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)，包括順次連接的激光光源、3dB稱合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、檢偏器、光電探測(cè)器、測(cè)量電路控制模塊以及電壓源，第一偏振控制器通過(guò)3dB耦合器和偏振合束器還并聯(lián)有待測(cè)相位調(diào)制器和第二偏振控制器，待測(cè)相位調(diào)制器和第二偏振控制器串聯(lián)，電壓源連接在待測(cè)相位調(diào)制器上給待測(cè)相位調(diào)制器施加電壓，其中:3dB耦合器將激光光源發(fā)出的光分成兩路光信號(hào)并從3dB耦合器的輸出端發(fā)出，其中一路光信號(hào)與所述待測(cè)相位調(diào)制器的輸入端相連，待測(cè)相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制并輸出信號(hào)至連接在待測(cè)相位調(diào)制器輸出端的第二偏振控制器中，第二偏振控制器將經(jīng)待測(cè)相位調(diào)制器調(diào)制后的光信號(hào)傳送至偏振合束器的輸入端；另一路光信號(hào)直接經(jīng)過(guò)第一偏振控制器后輸入到所述偏振合束器的另一個(gè)輸入端口中，偏振合束器將兩路光信號(hào)進(jìn)行偏振合波，合波后的信號(hào)經(jīng)過(guò)第三偏振控制器進(jìn)行偏振旋轉(zhuǎn)后送入檢偏器，檢偏后的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器后完成光電轉(zhuǎn)換得到電信號(hào)；測(cè)量電路控制模塊將光電探測(cè)器與電壓源連接起來(lái)，通過(guò)接收光電探測(cè)器輸出的數(shù)據(jù)控制電壓源的電壓變動(dòng)完成調(diào)制器半波電壓的自動(dòng)測(cè)量。
[0006]本發(fā)明還設(shè)計(jì)了一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0007]㈠初始狀態(tài)下，所有器件處于靜止?fàn)顟B(tài)，打開(kāi)激光光源，3dB耦合器將激光光源發(fā)出的光分成兩路光信號(hào)；
[0008](二)手動(dòng)調(diào)整第一偏振控制器，改變一路的光信號(hào)的偏振方向，使其與偏振合束器的X支路的偏振態(tài)一致，同時(shí)，手動(dòng)調(diào)整第二偏振控制器，使通過(guò)待測(cè)相位調(diào)制器調(diào)制后的另一路光信號(hào)的偏振方向與偏振合束器的Y支路的偏振態(tài)一致，此時(shí)兩個(gè)正交方向的光波電場(chǎng)表達(dá)為:
[0009]Ex = AxE0Cos (ω0?+Φ J
[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:包括順次連接的激光光源、3dB稱合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、檢偏器、光電探測(cè)器、測(cè)量電路控制模塊以及電壓源，所述的第一偏振控制器通過(guò)3dB耦合器和偏振合束器還并聯(lián)有待測(cè)相位調(diào)制器和第二偏振控制器，所述的待測(cè)相位調(diào)制器和第二偏振控制器串聯(lián)，所述的電壓源連接在待測(cè)相位調(diào)制器上給待測(cè)相位調(diào)制器施加電壓，其中: 所述3dB I禹合器將激光光源發(fā)出的光分成兩路光信號(hào)并從3dB I禹合器的輸出端發(fā)出，其中一路光信號(hào)與所述待測(cè)相位調(diào)制器的輸入端相連，所述待測(cè)相位調(diào)制器對(duì)光波進(jìn)行相位調(diào)制并輸出信號(hào)至連接在待測(cè)相位調(diào)制器輸出端的第二偏振控制器中，所述的第二偏振控制器將經(jīng)待測(cè)相位調(diào)制器調(diào)制后的光信號(hào)傳送至偏振合束器的輸入端；另一路光信號(hào)直接經(jīng)過(guò)第一偏振控制器后輸入到所述偏振合束器的另一個(gè)輸入端口中，所述偏振合束器將兩路光信號(hào)進(jìn)行偏振合波，合波后的信號(hào)經(jīng)過(guò)第三偏振控制器進(jìn)行偏振旋轉(zhuǎn)后送入檢偏器，檢偏后的光信號(hào)經(jīng)過(guò)光電探測(cè)器后完成光電轉(zhuǎn)換得到電信號(hào)；所述的測(cè)量電路控制模塊將光電探測(cè)器與電壓源連接起來(lái)，通過(guò)接收光電探測(cè)器輸出的數(shù)據(jù)控制電壓源的電壓變動(dòng)完成調(diào)制器半波電壓的自動(dòng)測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于:所述激光光源、3dB稱合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、檢偏器、光電探測(cè)器、待測(cè)相位調(diào)制器以及第二偏振控制器之間均通過(guò)保偏光纖連接。
3.如權(quán)利要求1所述的電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: ㈠初始狀態(tài)下，所 有器件均處于靜止?fàn)顟B(tài)，打開(kāi)激光光源，3dB耦合器將激光光源發(fā)出的光分成兩路光信號(hào)； (二)手動(dòng)調(diào)整第一偏振控制器，改變一路的光信號(hào)的偏振方向，使其與偏振合束器的X支路的偏振態(tài)一致，同時(shí)，手動(dòng)調(diào)整第二偏振控制器，使通過(guò)待測(cè)相位調(diào)制器調(diào)制后的另一路光信號(hào)的偏振方向與偏振合束器的Y支路的偏振態(tài)一致，此時(shí)兩個(gè)正交方向的光波電場(chǎng)表達(dá)為:
Ex = AxE0Cos (ω0?+Φχ)
4.如權(quán)利要求3所述的電光相位調(diào)制器半波電壓測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量方法，其特征在于，步驟?中待測(cè)相位調(diào)制器上電壓的調(diào)節(jié)和輸出光電流最大值、最小值的記錄，由測(cè)量電路控制模塊控制電壓源、讀取光電探測(cè)器輸出電流來(lái)實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，同時(shí)計(jì)算半波電壓實(shí)時(shí)顯示。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104020334SQ201410231783
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月28日
【發(fā)明者】馮振華, 付松年, 唐明, 朱冬宏, 田群, 周金龍 申請(qǐng)人:江蘇金迪電子科技有限公司