光纖相位補(bǔ)償器及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種光纖相位補(bǔ)償器及其使用方法，光纖相位補(bǔ)償器的單縱模激光器的激光由光纖耦合器分為兩束，一束輸入第一波分復(fù)用器，與傳輸光信號共輸至傳輸光纖，傳輸光纖的一段纏繞在壓電陶瓷(PZT)上，傳輸光纖另一端接第二波分復(fù)用器，輸出的單縱模激光信號被第二光纖反射鏡反射經(jīng)傳輸光纖返回，在光纖耦合器與本地單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，干涉光信號進(jìn)入反饋控制電路，控制信號控制PZT伸縮幅度，改變其上光纖光程，對傳輸光信號相位補(bǔ)償。使用方法為先設(shè)置光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)，PZT自動補(bǔ)償相位；達(dá)到PZT調(diào)節(jié)極限時重新設(shè)置。本發(fā)明一級補(bǔ)償?shù)姆€(wěn)定相位傳輸距離達(dá)25km，可多級組成級聯(lián)光纖相位補(bǔ)償器。
【專利說明】光纖相位補(bǔ)償器及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光纖通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種光纖相位補(bǔ)償器及其使用方法，以精確補(bǔ)償傳輸光信號光程改變產(chǎn)生的抖動誤差。
【背景技術(shù)】
[0002]受到環(huán)境溫度變化的影響，單模光纖會產(chǎn)生熱脹冷縮以及折射率變化等效應(yīng)，環(huán)境中的振動也會引起光纖折射率的微小變化，這些環(huán)境因素的改變均會使光纖中傳輸光信號的光程產(chǎn)生改變，出現(xiàn)抖動。光纖授時系統(tǒng)、相位相關(guān)高速光纖射頻信號傳輸(ROF)系統(tǒng)等特殊光信號傳輸系統(tǒng)對光程的精度要求非常高，環(huán)境溫度和振動對光纖的影響往往使得系統(tǒng)的光程抖動誤差大大超出容限，嚴(yán)重降低系統(tǒng)的使用性能。但長距離的光纖無法避免環(huán)境溫度和振動的影響，現(xiàn)有的相位相關(guān)高速光纖射頻信號傳輸(ROF)系統(tǒng)傳輸IOGHz載波信號時，要滿足相位偏差小于5°的情況下，傳輸距離不足50米。故迫切需要解決環(huán)境因素造成的光纖中傳輸光信號的光程改變的問題，以滿足光纖授時系統(tǒng)等特殊光信號傳輸系統(tǒng)對光程的高精度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是設(shè)計一種光纖相位補(bǔ)償器，單縱模激光與傳輸光信號共同在傳輸光纖內(nèi)傳輸，傳輸光纖的一段纏繞在壓電陶瓷上，單縱模激光信號反射返回與本地單縱模激光信號在干涉儀中產(chǎn)生干涉，干涉光信號經(jīng)光電探測器轉(zhuǎn)換為電信號，送入反饋控制電路，反饋控制電路控制壓電陶瓷的電致伸縮的幅度，從而改變其上纏繞的傳輸光纖的光程，補(bǔ)償相位，免除傳輸光信號的光程改變。
[0004]本發(fā)明的另一目的是公開上述光纖相位補(bǔ)償器的使用方法。
[0005]本發(fā)明設(shè)計的一種光纖相位補(bǔ)償器，包括單縱模激光器、光纖耦合器、光纖干涉儀、壓電陶瓷、傳輸光纖和反饋控制電路，本發(fā)明分別在傳輸光纖兩端設(shè)置第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器。單縱模激光器發(fā)出波長與傳輸光信號波長不同的激光，由2X2光纖率禹合器的第一端口接入分為兩束，其中從第二端口輸出的一束激光輸入第一波分復(fù)用器的透射端，傳輸光信號輸入第一波分復(fù)用器的反射端，二者共同由第一波分復(fù)用器的公共端輸出至傳輸光纖，傳輸光纖的一段纏繞在壓電陶瓷(PZT)上，傳輸光纖的另一端連接第二波分復(fù)用器的公共端，第二波分復(fù)用器的反射端輸出傳輸光信號，透射端輸出單縱模激光信號送到第二光纖反射鏡。第二光纖反射鏡將單縱模激光信號反射，經(jīng)傳輸光纖返回，從第一波分復(fù)用器的公共端進(jìn)入，再由第一波分復(fù)用器的透射端進(jìn)入2X2光纖耦合器的第二端口 ；而2X2光纖耦合器分出的另一束單縱模激光信號由第三端口送至第一光纖反射鏡被反射，作為本地單縱模激光信號返回2 X 2光纖耦合器第三端口，按邁克爾遜干涉儀原理，2 X 2光纖耦合器作為光纖干涉儀，本地單縱模激光信號與經(jīng)傳輸光纖返回的單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，按二光信號相位的不同、形成功率幅度不同的干涉光信號。當(dāng)傳輸光纖受環(huán)境溫度及振動影響改變光程時，往返傳輸?shù)膯慰v模激光的相位會發(fā)生改變，與本地單縱模激光信號干涉后產(chǎn)生的干涉光光強(qiáng)隨之改變。作為光纖干涉儀的2X2光纖耦合器的第四端口輸出干涉光信號，接入光電探測器轉(zhuǎn)為電信號送入反饋控制電路，反饋控制電路根據(jù)所得干涉光信號對應(yīng)的電信號產(chǎn)生對壓電陶瓷的控制信號，接入壓電陶瓷，控制其電致伸縮幅度，改變其上纏繞的傳輸光纖的光程，調(diào)整單縱模激光往返傳輸光纖后的相位，使干涉儀輸出的光信號功率幅度恢復(fù)到初始值，實(shí)現(xiàn)對傳輸光信號相位的補(bǔ)償。
[0006]所述傳輸光纖為單模光纖。
[0007]所述單縱模激光器輸出的激光為穩(wěn)定功率的連續(xù)激光，且在傳輸光纖內(nèi)的相干長度至少大于兩倍傳輸光纖的長度。
[0008]所述第一、第二光纖反射鏡工作波長與單縱模激光器波長一致。
[0009]所述2X2光纖稱合器和第一光纖反射鏡可用2個1X2光纖稱合器和光纖環(huán)行器代替，按馬赫-曾德爾(Mach-Zehnder)干涉儀原理構(gòu)成光纖干涉儀，即單縱模激光器發(fā)出的激光，接入第一 1X2光纖耦合器分為兩束，其中一束激光經(jīng)光纖環(huán)行器輸入第一波分復(fù)用器的透射端；另一束激光作為本地單縱模激光信號接入第二 1X2光纖耦合器一個輸入端口 ；從傳輸光纖另一端返回的單縱模激光信號經(jīng)光纖環(huán)行器進(jìn)入第二 1X2光纖耦合器另一輸入端口，與本地單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，第二 I X 2光纖耦合器的輸出端口與光電探測器相連接、送入干涉光信號。
[0010]所述單縱模激光器的波長包含在第一、第二波分復(fù)用器的透射端工作波長內(nèi)，第一、第二波分復(fù)用器的透射端帶寬內(nèi)不包含傳輸光信號波長，且?guī)捲秸胶?，?yōu)先選擇透射端帶寬為100G規(guī)格的波分復(fù)用器。
[0011]所述光電探測器是可響應(yīng)單縱模激光器工作波長的有光纖尾纖的光電二極管，其將傳輸光纖上返回的單縱模激光信號和本地參考單縱模激光信號相干涉產(chǎn)生的光強(qiáng)度信號轉(zhuǎn)化成電流信號送入反饋控制電路。
[0012]所述反饋控制電路包括電流電壓轉(zhuǎn)換模塊、算法模塊和放大輸出模塊，將光電探測器輸出的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，并按一定算法得到控制壓電陶瓷的電壓信號，放大輸出至壓電陶瓷PZT。當(dāng)傳輸光纖上的激光相位改變時，壓電陶瓷PZT正負(fù)極加載的電壓隨之變化，壓電陶瓷PZT的電致伸縮效應(yīng)幅度改變，使纏繞在壓電陶瓷PZT上的傳輸光纖拉伸程度改變，從而使傳輸光纖上的激光信號相位恢復(fù)到初始值。
[0013]所述纏繞傳輸光纖的壓電陶瓷PZT是單個圓筒狀壓電陶瓷PZT。
[0014]或者，所述纏繞傳輸光纖的壓電陶瓷PZT是兩個圓筒狀壓電陶瓷PZT，二者纏繞的傳輸光纖長度的比例大于10/1，小于100/1。其中壓電陶瓷PZT上纏繞的較長傳輸光纖用于光纖相位粗補(bǔ)償，另一壓電陶瓷PZT上纏繞的較短傳輸光纖用于光纖相位精補(bǔ)償，共同完成大量程的光纖相位補(bǔ)償，并達(dá)到極高的補(bǔ)償精度；
[0015]纏繞在壓電陶瓷PZT上的傳輸光纖的長度與傳輸光纖總長度比例大于或等于1/100。纏繞在壓電陶瓷PZT上的傳輸光纖在壓電陶瓷PZT兩極電壓為零時處于緊繞狀態(tài)，不會松弛。
[0016]所述單縱模激光器、2X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、第一光纖反射鏡、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)；或者所述單縱模激光器、1X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、光纖環(huán)行器、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)。[0017]本發(fā)明光纖相位補(bǔ)償器一級可補(bǔ)償?shù)墓饫w傳輸距離最大為25km，為獲得更長的穩(wěn)定相位傳輸距離，本發(fā)明的光纖相位補(bǔ)償器可2?4級組成級聯(lián)光纖相位補(bǔ)償器，即在一級光纖相位補(bǔ)償器傳輸光纖的另一端再連接下一級的光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)、下一級的傳輸光纖和對端的波分復(fù)用器的光纖反射鏡，使穩(wěn)定相位的傳輸距離成倍增加。最大級聯(lián)數(shù)受相位相關(guān)高速光纖射頻信號(ROF)信號在光纖中最低可接受傳輸質(zhì)量的限制，主要是受最大可接受傳輸信號的偏振模色散(PDM)以及最低可接受載噪比的限制。
[0018]本發(fā)明光纖相位補(bǔ)償器的使用方法包括如下步驟:
[0019]1、系統(tǒng)初始化
[0020]光纖相位補(bǔ)償器電源接通后，首先由反饋控制電路將壓電陶瓷正負(fù)極電壓從零逐漸加大，至最大設(shè)置電壓的一半，同時由光電探測器連續(xù)監(jiān)測，得到壓電陶瓷正負(fù)極電壓加大時光功率變化的最大值和最小值；再逐漸向下微調(diào)壓電陶瓷正負(fù)極電壓，至光電探測器監(jiān)測到光功率達(dá)到最大值和最小值之間的平均值、且調(diào)節(jié)壓電陶瓷正負(fù)極電壓變化的趨勢和光功率變化趨勢一致；以此時的壓電陶瓷正負(fù)極電壓為光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)；[0021 ] I1、正常情況的相位補(bǔ)償
[0022]當(dāng)光電探測器監(jiān)測到光功率變大或變小時，根據(jù)光功率的變化趨勢反向改變壓電陶瓷電壓，改變纏繞在壓電陶瓷上傳輸光纖的拉伸長度，以反向補(bǔ)償激光信號的相位變化，并使光電探測器監(jiān)測到的光功率穩(wěn)定在平均值上。
[0023]II1、達(dá)到壓電陶瓷調(diào)節(jié)極限時的處理
[0024]當(dāng)環(huán)境溫度改變較大，使壓電陶瓷控制電壓達(dá)到最大設(shè)置電壓或零電壓的極限時，反饋控制電路自動執(zhí)行步驟I，重新設(shè)置光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)，再按步驟II進(jìn)行相位補(bǔ)償。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明光纖相位補(bǔ)償器及其使用方法的有益效果是:1、對光信號在光纖中傳輸受到距離及環(huán)境溫度變化、振動影響改變相位進(jìn)行自動補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)一級可補(bǔ)償?shù)墓饫w傳輸距離最大達(dá)25km光信號的穩(wěn)定相位傳輸；2、長距離的光信號透明傳輸，與傳輸光信號的波長、速率、調(diào)制形式、傳輸方向無關(guān)；3、本光纖相位補(bǔ)償器可多級構(gòu)成級聯(lián)的光纖相位補(bǔ)償器，獲得成倍增加的穩(wěn)定相位傳輸，最大傳輸距離可達(dá)IOOkm以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例1結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為級聯(lián)的本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例2結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]實(shí)施例1
[0030]采用邁克爾遜干涉儀的光纖相位補(bǔ)償器。
[0031]本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例如圖1所示，包括單縱模激光器、光纖耦合器、光纖干涉儀、壓電陶瓷、傳輸光纖和反饋控制電路，所述傳輸光纖為單模光纖。傳輸光纖兩端設(shè)置第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器。單縱模激光器輸出的激光為穩(wěn)定功率的連續(xù)激光，其波長與傳輸光信號波長不同，且在傳輸光纖內(nèi)的相干長度至少大于兩倍傳輸光纖的長度。單縱模激光器發(fā)出的激光，接入2X2光纖稱合器的第一端口分為相同的兩束，其中第二端口輸出的一束激光輸入第一波分復(fù)用器的透射端，傳輸光信號輸入第一波分復(fù)用器的反射端，二者共同由第一波分復(fù)用器的公共端輸出至傳輸光纖，傳輸光纖的一段纏繞在壓電陶瓷(PZT)上，傳輸光纖的另一端連接第二波分復(fù)用器的公共端，第二波分復(fù)用器的反射端輸出傳輸光信號，透射端輸出單縱模激光信號送到第二光纖反射鏡。第二光纖反射鏡將單縱模激光信號反射，經(jīng)傳輸光纖返回，從第一波分復(fù)用器的公共端進(jìn)入，再由第一波分復(fù)用器的透射端進(jìn)入2X2光纖耦合器的第二端口 ；而2X2光纖耦合器分出的另一束單縱模激光信號由其第三端口送至第一光纖反射鏡被反射，作為本地單縱模激光信號返回2X2光纖耦合器的第三端口，按邁克爾遜干涉儀原理，2 X 2光纖耦合器作為光纖干涉儀，本地單縱模激光信號與經(jīng)傳輸光纖返回的單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，按二光信號相位的不同、形成功率幅度不同的干涉光信號，作為光纖干涉儀的2X2光纖耦合器的第四端口輸出干涉光信號，接入光電探測器轉(zhuǎn)為電信號送入反饋控制電路，反饋控制電路根據(jù)所得干涉光信號對應(yīng)的電信號產(chǎn)生對壓電陶瓷的控制信號，接入壓電陶瓷，控制其電致伸縮幅度，改變其上纏繞的傳輸光纖的光程，調(diào)整單縱模激光往返傳輸光纖后的相位，使干涉儀輸出的光信號功率幅度恢復(fù)到初始值，實(shí)現(xiàn)對傳輸光信號相位的補(bǔ)償。
[0032]本例第一、第二光纖反射鏡工作波長與單縱模激光器波長一致。
[0033]本例第一、第二波分復(fù)用器透射端中心波長與單縱模激光器波長一致，單縱模激光器的波長包含在波分復(fù)用器的透射端工作波長內(nèi)，波分復(fù)用器的透射端帶寬內(nèi)不包含傳輸光信號波長，本例其帶寬為100G。
[0034]本例光電探測器是可響應(yīng)單縱模激光器工作波長的有光纖尾纖的光電二極管。
[0035]本例反饋控制電路包括電流電壓轉(zhuǎn)換模塊、算法模塊和放大輸出模塊，將光電探測器輸出的電流信號轉(zhuǎn)化成電壓信號，并按一定算法得到控制壓電陶瓷的電壓信號，放大輸出至壓電陶瓷PZT。當(dāng)傳輸光纖上的激光相位改變時，壓電陶瓷PZT正負(fù)極加載的電壓隨之變化，壓電陶瓷PZT的電致伸縮效應(yīng)幅度改變，使纏繞在壓電陶瓷PZT上的傳輸光纖拉伸程度改變，從而使傳輸光纖上的激光信號相位恢復(fù)到初始值。
[0036]所述纏繞傳輸光纖的壓電陶瓷PZT是單個圓筒狀壓電陶瓷PZT。纏繞在壓電陶瓷PZT上的一段傳輸光纖的長度與傳輸光纖總長度比例為1:100。纏繞在壓電陶瓷PZT上的傳輸光纖在壓電陶瓷PZT兩極電壓為零時處于緊繞狀態(tài)。
[0037]本例單縱模激光器、2X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、第一光纖反射鏡、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)。
[0038]如圖2所示，2級本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例組成級聯(lián)的雙級光纖相位補(bǔ)償器，即在第一級光纖相位補(bǔ)償器的傳輸光纖A的一端為第一級光纖相位補(bǔ)償器的光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)A，傳輸光纖A另一端連接第一級光纖相位補(bǔ)償器的第二波分配復(fù)用器A，第二波分配復(fù)用器A連接有第二光纖反射鏡A,第二波分配復(fù)用器A輸出的傳輸光信號再接入第二級光纖相位補(bǔ)償器的光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)B，光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)B連接第二級光纖相位補(bǔ)償器的傳輸光纖B，傳輸光纖B另一端連接第二級光纖相位補(bǔ)償器的第二波分配復(fù)用器B，第二波分配復(fù)用器B連接有第二光纖反射鏡B,第二波分配復(fù)用器B輸出傳輸光信號。兩級光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)A和B,使傳輸光信號經(jīng)傳輸光纖A和B實(shí)現(xiàn)距離加倍的相位穩(wěn)定傳輸。
[0039]本例光纖相位補(bǔ)償器的使用方法包括如下步驟:[0040]1、系統(tǒng)初始化
[0041 ] 光纖相位補(bǔ)償器電源接通后，首先由反饋控制電路將壓電陶瓷正負(fù)極電壓從零逐漸加大，至最大設(shè)置電壓的一半，同時由光電探測器連續(xù)監(jiān)測，得到壓電陶瓷正負(fù)極電壓加大時光功率變化的最大值和最小值；再逐漸向下微調(diào)壓電陶瓷正負(fù)極電壓，至光電探測器監(jiān)測到光功率達(dá)到最大值和最小值之間的平均值、且調(diào)節(jié)壓電陶瓷正負(fù)極電壓變化的趨勢和光功率變化趨勢一致，以此時的壓電陶瓷正負(fù)極電壓為光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)；
[0042]I1、正常情況的相位補(bǔ)償
[0043]當(dāng)光電探測器監(jiān)測到光功率變大或變小時，根據(jù)光功率的變化趨勢反向改變壓電陶瓷電壓，改變纏繞在壓電陶瓷上傳輸光纖的拉伸長度，以反向補(bǔ)償激光信號的相位變化，并使光電探測器監(jiān)測到的光功率穩(wěn)定在平均值上。
[0044]II1、達(dá)到壓電陶瓷調(diào)節(jié)極限時的處理
[0045]當(dāng)環(huán)境溫度改變較大，使壓電陶瓷控制電壓達(dá)到最大設(shè)置電壓或零電壓的極限時，反饋控制電路自動執(zhí)行步驟I，重新設(shè)置光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)，再按步驟II進(jìn)行相位補(bǔ)償。
[0046]在相位相關(guān)型ROF傳輸系統(tǒng)中相位偏差小于5°的情況下,未使用本光纖相位補(bǔ)償器時，IOGHz載波信號傳輸距離不足50米，而加裝一級本光纖相位補(bǔ)償器后傳輸距離最大可達(dá)25km。
[0047]實(shí)施例2
[0048]采用馬赫-曾德爾干涉儀的光纖相位補(bǔ)償器。
[0049]本光纖相位補(bǔ)償器實(shí)施例如圖3所示，用2個1X2光纖耦合器和光纖環(huán)行器代替實(shí)施例1的2X2光纖耦合器和第一光纖反射鏡，構(gòu)成馬赫-曾德爾光纖干涉儀，其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的光纖相位補(bǔ)償器相似，其單縱模激光器發(fā)出的激光，接入第一 1X2光纖耦合器分為兩束，其中一束激光經(jīng)光纖環(huán)行器輸入第一波分復(fù)用器的透射端；另一束激光作為本地單縱模激光信號接入第二 1X2光纖耦合器一個輸入端口 ；從傳輸光纖另一端返回的單縱模激光信號經(jīng)光纖環(huán)行器進(jìn)入第二 I X 2光纖耦合器另一輸入端口，與本地單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，第二 1X2光纖耦合器的輸出端口與光電探測器相連接、送入干涉光信號。
[0050]本例纏繞傳輸光纖的壓電陶瓷PZT是兩個圓筒狀壓電陶瓷PZT，二者纏繞的傳輸光纖的長度比例為50/1。其一壓電陶瓷PZT上纏繞的較長傳輸光纖用于光纖相位粗補(bǔ)償，另一壓電陶瓷PZT上纏繞的較短傳輸光纖用于光纖相位精補(bǔ)償，共同完成大量程的光纖相位補(bǔ)償，并達(dá)到高補(bǔ)償精度；
[0051]本例單縱模激光器、1X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、光纖環(huán)行器、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)。
[0052]本例光纖相位補(bǔ)償器與實(shí)施例1相同，多級構(gòu)成級聯(lián)的光纖相位補(bǔ)償器。
[0053]本例光纖相位補(bǔ)償器的使用方法與實(shí)施例1相同。
[0054]上述實(shí)施例，僅為對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)一步詳細(xì)說明的具體個例，本發(fā)明并非限定于此。凡在本發(fā)明的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.光纖相位補(bǔ)償器，包括單縱模激光器、光纖耦合器、光纖干涉儀、壓電陶瓷、傳輸光纖和反饋控制電路，在傳輸光纖兩端設(shè)置第一波分復(fù)用器和第二波分復(fù)用器；單縱模激光器發(fā)出波長與傳輸光信號波長不同的激光，接入2X 2光纖耦合器的第一端口分為兩束，其第二端口輸出的一束激光輸入第一波分復(fù)用器的透射端，傳輸光信號輸入第一波分復(fù)用器的反射端，二者共同由第一波分復(fù)用器的公共端輸出至傳輸光纖，傳輸光纖的一段纏繞在壓電陶瓷上，傳輸光纖的另一端連接第二波分復(fù)用器的公共端，第二波分復(fù)用器的反射端輸出傳輸光信號，透射端輸出單縱模激光信號送到第二光纖反射鏡，第二光纖反射鏡將單縱模激光信號反射，經(jīng)傳輸光纖返回，從第一波分復(fù)用器的公共端進(jìn)入，再由第一波分復(fù)用器的透射端進(jìn)入2X2光纖耦合器的第二端口 ；而2X2光纖耦合器分出的另一束單縱模激光信號由其第三端口送至第一光纖反射鏡被反射，作為本地單縱模激光信號返回2X2光纖耦合器的第三端口，2 X 2光纖耦合器作為光纖干涉儀，本地單縱模激光信號與經(jīng)傳輸光纖返回的單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，2X2光纖耦合器的第四端口輸出干涉光信號接入光電探測器轉(zhuǎn)為電信號送入反饋控制電路，反饋控制電路根據(jù)所得干涉光信號對應(yīng)的電信號產(chǎn)生的對壓電陶瓷的控制信號接入壓電陶瓷； 所述傳輸光纖為單模光纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述2X2光纖耦合器和第一光纖反射鏡用2個1X2光纖耦合器和光纖環(huán)行器代替，即單縱模激光器發(fā)出的激光，接入第一 I X 2光纖耦合器分為兩束，其中一束激光經(jīng)光纖環(huán)行器輸入第一波分復(fù)用器的透射端；另一束激光作為本地單縱模激光信號接入第二 1X2光纖耦合器一個輸入端口 ；從傳輸光纖另一端返回的單縱模激光信號經(jīng)光纖環(huán)行器進(jìn)入第二 I X 2光纖耦合器另一輸入端口，與本地單縱模激光信號產(chǎn)生干涉，第二 I X 2光纖耦合器的輸出端口與光電探測器相連接、送入干涉光信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述單縱模激光器輸出的激光為穩(wěn)定功率的連續(xù)激光，且在傳輸光纖內(nèi)的相干長度至少大于兩倍傳輸光纖的長度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述第一光纖反射鏡和/或第二光纖反射鏡工作波長與單縱模激光器波長一致。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述單縱模激光器的波長包含在第一、第二波分復(fù)用器透射端的工作波長內(nèi)，第一、第二波分復(fù)用器的透射端帶寬內(nèi)不包含傳輸光信號波長。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述纏繞傳輸光纖的壓電陶瓷(PZT)是單個圓筒狀壓電陶瓷(PZT);或者是兩個圓筒狀壓電陶瓷(PZT);纏繞在壓電陶瓷(PZT)上的傳輸光纖的長度與傳輸光纖總長度比例大于或等于1/100 ;纏繞在壓電陶瓷(PZT)上的傳輸光纖在壓電陶瓷(PZT)兩極電壓為零時處于緊繞狀態(tài)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述單縱模激光器、2X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、第一光纖反射鏡、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于:所述單縱模激光器、1X2光纖耦合器、第一波分復(fù)用器、纏繞光纖的壓電陶瓷、光纖環(huán)行器、光電探測器、反饋控制電路共同構(gòu)成光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器，其特征在于: 所述光纖相位補(bǔ)償器2~4級組成級聯(lián)光纖相位補(bǔ)償器，即在一級光纖相位補(bǔ)償器的傳輸光纖另一端再連接下一級的光纖相位補(bǔ)償器主機(jī)、下一級的傳輸光纖和對端的波分復(fù)用器的光纖反射鏡。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光纖相位補(bǔ)償器的使用方法，其特征在于包括如下步驟:i、系統(tǒng)初始化 光纖相位補(bǔ)償器電源接通后，首先由反饋控制電路將壓電陶瓷正負(fù)極電壓從零逐漸加大，至最大設(shè)置電壓的一半，同時由光電探測器連續(xù)監(jiān)測，得到壓電陶瓷正負(fù)極電壓加大時光功率變化的最大值和最小值；再逐漸向下微調(diào)壓電陶瓷正負(fù)極電壓，至光電探測器監(jiān)測到光功率達(dá)到最大值和最小值之間的平均值、且調(diào)節(jié)壓電陶瓷正負(fù)極電壓變化的趨勢和光功率變化趨勢一致；以此時的壓電陶瓷正負(fù)極電壓為光纖相位補(bǔ)償器的穩(wěn)定相位點(diǎn)；ii.正常情況的相位補(bǔ)償 當(dāng)光電探測器監(jiān)測到光功率變大或變小時，根據(jù)光功率的變化趨勢反向改變壓電陶瓷電壓，改變纏繞在壓電陶瓷上傳輸光纖的拉伸長度，以反向補(bǔ)償激光信號的相位變化，并使光電探測器監(jiān)測到的光功率穩(wěn)定在平均值上； II1、達(dá)到壓電陶瓷調(diào)節(jié)極限時的處理 當(dāng)環(huán)境溫度改變較大，使壓電陶瓷控制電壓達(dá)到最大設(shè)置電壓或零電壓的極限時，反饋控制電路自動執(zhí)行步驟I，重新設(shè)置光纖相位補(bǔ)償器穩(wěn)定相位點(diǎn)，再按步驟II進(jìn)行相位補(bǔ)償。
【文檔編號】H04B10/2507GK103929250SQ201410173968
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】岳耀笠, 劉志強(qiáng), 覃波, 吳國鋒, 陽華, 李恩, 歐陽竑, 呂宏偉, 張昕, 童章偉 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第三十四研究所, 桂林大為通信技術(shù)有限公司, 桂林信通科技有限公司