專利名稱：多波長串聯(lián)型并行電光調(diào)制裝置及調(diào)制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一種多波長串聯(lián)型并行電光調(diào)制裝置及調(diào)制方法，通過兩個反射型電光調(diào)制器的串聯(lián)，利用反射型電光調(diào)制器的衰減全反射對不同波長光吸收峰位置不同的性質，對不同波長的光進行并行調(diào)制，屬于光電子通信波分復用技術領域。
背景技術：
在光電子通信領域中，需要把外界信號加載到傳輸上，實現(xiàn)信號的光傳輸。隨著人們對信息需求量的增加，波分復用技術被越來越多的應用，波分復用技術是指在一根光纖中能夠傳輸由不同波長的光所攜帶的多波長信息的狀態(tài)，因而，需要對不同波長的光先分別進行調(diào)制，再把帶信號的光加載到光纖中。
目前的波分復用技術是把不同波長的光源發(fā)出來的光分別進行調(diào)制后，通過波分復用器件耦合到一根光纖中。一般使用的調(diào)制器是干涉方式的電光調(diào)制器，如Mach-Zehnder型調(diào)制器或其改進型。這種導波型調(diào)制器是利用兩個位相相干的光傳輸不同的光程后相干來對光強進行調(diào)制的。當通過其中的是不同波長的光時，會對不同波長的光都進行調(diào)制，而且不同波長上攜帶的信號都是同樣的，達不到波分復用的目的，所以一次只能調(diào)制一種波長的光。在使用過程中，只能把這種調(diào)制器并聯(lián)在一起分別對不同的光進行調(diào)制，然后再把調(diào)制后的光加載到光纖中。因而，這種調(diào)制器只能并行調(diào)制，不能級聯(lián)進行串行調(diào)制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的上述不足，提供一種新的多波長串聯(lián)型并行電光調(diào)制的方法以及利用此方法進行并行電光調(diào)制裝置，裝置結構簡單，成本低廉，以串行的方式實現(xiàn)對不同波長組成的光波進行選擇性的并行調(diào)制。
理論和實驗均表明不同波長的光在衰減全反射譜的共振吸收峰的位置不同，只要選擇不同的工作角，就可以實現(xiàn)調(diào)制其中的一個波長的光，而另外波長的光卻不受調(diào)制，同樣的道理，后面的一個調(diào)制器調(diào)制另一個波長的光，卻不調(diào)制已經(jīng)調(diào)制過的那個波長的光，從而可以實現(xiàn)選擇性的調(diào)制。為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的并行調(diào)制裝置串聯(lián)兩個反射型電光調(diào)制器，利用反射型電光調(diào)制器的衰減全反射特性和電光屬性實現(xiàn)電光調(diào)制。
而調(diào)制器中有機聚合物導波層經(jīng)電暈極化后具有電光效應，可通過在電極間施加電壓調(diào)制信號來調(diào)節(jié)聚合物導波層的折射率，進而可以調(diào)節(jié)模式的入射角從而影響反射率來調(diào)制光信號。
本發(fā)明的裝置包括兩個反射型電光調(diào)制器、信號源、入射光路中的激光器、偏振器和反射光路中的光電探測器和光柵分光計，兩個由棱鏡及沉積在棱鏡上的四層薄膜層組成的反射型電光調(diào)制器串聯(lián)在光路上，調(diào)節(jié)第一個調(diào)制器的入射角，使其中的一個波長的光的工作角處在衰減全反射譜的共振吸的下降或上升沿的中間，從而信號電場可以調(diào)制這個波長，而另外一個波長的光的衰減全反射譜則不在共振吸處，電信號不能調(diào)制這個波長。第二個調(diào)制器的入射角與第一個類似，但是衰減全反射譜的位置相反。當兩個調(diào)制器上施加不同的電信號時，這兩個不同波長的光將分別被調(diào)制。
本發(fā)明的裝置具體結構包括反射型電光調(diào)制器調(diào)制端，入射光路及光信號接收端三部分，入射光路由兩個波長不同的激光器，一個分束鏡，一個偏振器組成。兩個激光器發(fā)出的不同波長的光由分束鏡合成一束，然后經(jīng)由偏振器成為橫向偏振光，進入反射型電光調(diào)制器調(diào)制端。反射型電光調(diào)制器調(diào)制端中，兩個反射型電光調(diào)制器串行連接，反射型電光調(diào)制器的上、下電極分別通過導線連接到電信號源的正、負極上，兩個反射型電光調(diào)制器分別對兩個激光器發(fā)出的光進行調(diào)制，調(diào)制后的輸出光進入光信號接收端，光信號接收端由一個反射型光柵分光計和兩個光電探測器組成，反射型光柵分光計把兩個不同波長的光分開，分別入射到兩個光電探測器中，用于接受信號。
本發(fā)明采用的反射型電光調(diào)制器的結構包括棱鏡和沉積在棱鏡上的四層薄膜層，棱鏡上的薄膜層依次為金屬上電極，有機聚合物導波層，隔離層和金屬下電極。設計調(diào)制器各薄膜層的厚度，使反射型電光調(diào)制器的衰減全反射曲線寬度與入射激光脈沖的光譜寬度相匹配。各層的厚度取值范圍分別為金屬上電極為20至500nm，導波層為1.0至100.0μm，隔離層為2μm，金屬下電極為100nm。調(diào)整好入射角后，調(diào)制器的上下兩電極分別與調(diào)制信號相連接，施加在導波層上的電場，由于電光效應，可調(diào)節(jié)有機聚合物導波層的折射率，進而調(diào)節(jié)衰減全反射的反射率。
基于以上結構的裝置，可以利用反射型電光調(diào)制器的衰減全反射對不同波長光吸收峰位置不同的性質，串聯(lián)實現(xiàn)并行電光調(diào)制。具體方法為通過m-線測量的方法，分別確定電光調(diào)制器對不同波長的衰減全反射譜，可分別得到一系列的衰減全反射吸收峰以及對應的角度，從中選取不互相疊加兩吸收峰，分別選取吸收峰上升(或下降)沿為調(diào)制器的入射角，調(diào)節(jié)第一個調(diào)制器的入射角，使一個波長的光進入調(diào)制器的工作角處在衰減全反射譜的共振吸的下降或上升沿的中間，使信號電場可以調(diào)制這個波長，而另外一個波長的光的衰減全反射譜則不在共振吸處，使信號電場不能調(diào)制這個波長；同樣調(diào)節(jié)第二個調(diào)制器的入射角，使第二個調(diào)制器的衰減全反射譜的位置與第一個調(diào)制器相反。調(diào)整好入射角后，在兩個調(diào)制器上分別施加電信號，觀察兩個探測器給出的信號，微調(diào)入射角，使探測器的電信號幅值最大。當兩個調(diào)制器上施加不同的電信號時，進入調(diào)制器的兩個不同波長的光將分別被調(diào)制。
本發(fā)明裝置用于波分復用技術的發(fā)射端時，可以對不同波長組成的光波進行選擇性的調(diào)制，相互干擾小，且制作容易，成本低。


圖1為本發(fā)明裝置結構示意圖。
圖1中，1為反射型電光調(diào)制器調(diào)制端，2為入射光路，3為光信號接收端，4為第一個反射型電光調(diào)制器，5第二個為反射型電光調(diào)制器，6為第一個電信號源，7為第二個電信號源，8為第一個激光器，9為第二個激光器，10為分束鏡，11為偏振器，12為光柵分光計，13為第一個探測器，14為第二個探測器，θ1為第一個反射型電光調(diào)制器的入射角，θ2為第二個反射型電光調(diào)制器的入射角。
圖2為本發(fā)明裝置中反射型電光調(diào)制器結構示意圖。
圖2中，15為棱鏡，16為金屬上電極，17為有機電光聚合物導波層，18為隔離層，19為金屬下電極。
圖3為第一個反射型電光調(diào)制器的入射角θ1選取情況下的衰減全反射曲線。
圖4為第二個反射型電光調(diào)制器的入射角θ2選取情況下的衰減全反射曲線。
圖5為本發(fā)明實施例1中四個模式的衰減全反射曲線所對應的整形后光譜。
具體實施例方式
以下結合附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步描述。
本發(fā)明裝置結構如圖1所示，由反射型電光調(diào)制器調(diào)制端1、入射光路2及光信號接收端3三部分組成。入射光路2中包括兩個激光器8和9、分束鏡10以及偏振器11，反射型電光調(diào)制器調(diào)制端1包括兩個串聯(lián)的反射型電光調(diào)制器4和5，光信號接收端3由一個反射型光柵分光計12和兩個光電探測器13和14組成。
第一個激光器8和第二個激光器9發(fā)出的不同波長的光由分束鏡10合成一束，然后經(jīng)由偏振器11成為TM光，進入第一個反射型電光調(diào)制器4。兩個反射型電光調(diào)制器4與5串行連接，第一個反射型電光調(diào)制器4的上、下電極分別通過導線連接到電信號源6的正、負極上，第二個反射型電光調(diào)制器5的上、下電極分別通過導線連接到電信號源7的正、負極上。第一個反射型電光調(diào)制器4對第一個激光器8發(fā)出的光進行調(diào)制，第二個反射型電光調(diào)制器5對第二個激光器9發(fā)出的光進行調(diào)制，調(diào)制后的輸出光進入光信號接收端3的光柵分光計12，由光柵分光計12分開成不同波長的光，分別由探測器13和探測器14接收。
本發(fā)明采用的反射型電光調(diào)制器4和5的結構如圖2所示，調(diào)制器中各層的層次關系由上而下依次為棱鏡15，金屬上電極16，有機聚合物導波層17，隔離層18和金屬下電極19。制備過程依次為在棱鏡15上利用濺射法鍍金屬上電極16，利用旋膠法在金屬上電極16上鍍有機聚合物導波層17，利用電暈放電對有機聚合物導波層17進行極化，使聚合物分子重新取向而具有電光屬性，再利用旋膠法在導波層上鍍隔離層18，最后在隔離層18上濺射鍍金屬下電極19。設計調(diào)制器各薄膜層的厚度，使反射型電光調(diào)制器的衰減全反射曲線寬度與入射激光脈沖的光譜寬度相匹配。各層的厚度取值范圍分別為金屬上電極16為20至500nm，導波層17為1.0至100.0μm，隔離層18為2μm，金屬下電極為19100nm。調(diào)整好入射角后，將調(diào)制器的上下兩電極分別與調(diào)制信號源相連接，施加在導波層上的電場，由于電光效應，可調(diào)節(jié)有機聚合物導波層17的折射率，進而調(diào)節(jié)衰減全反射的反射率。
利用本發(fā)明的電光調(diào)制裝置，可以對不同波長組成的光波進行選擇性的調(diào)制。具體方法為通過m-線測量的方法，分別確定兩個反射型電光調(diào)制器對不同波長的衰減全反射譜，分別得到一系列的衰減全反射吸收峰以及對應的角度，從中選取不互相疊加兩吸收峰的上升或下降沿為調(diào)制器的入射角，調(diào)節(jié)第一個調(diào)制器4的入射角θ1，使一個波長的光進入調(diào)制器的工作角處在衰減全反射譜的共振吸的下降或上升沿的中間，使信號電場可以調(diào)制這個波長，而另外一個波長的光的衰減全反射譜則不在共振吸處，使信號電場不能調(diào)制這個波長；同樣調(diào)節(jié)第二個調(diào)制器5的入射角θ2，使第二個調(diào)制器5的衰減全反射譜的位置與第一個調(diào)制器4相反；調(diào)整好入射角后，通過電信號源6和電信號源7在兩個調(diào)制器上分別施加電信號，觀察兩個探測器13、14給出的信號，微調(diào)入射角θ1、θ2，使探測器的電信號幅值最大。如圖3、圖4所示，當兩個調(diào)制器4、5上施加不同的電信號時，進入調(diào)制器的兩個不同波長的光將分別被調(diào)制。
實施例采用圖1、圖2所示結構的串聯(lián)并行調(diào)制裝置。
實施例1裝置中設備參數(shù)為激光器8的波長為832nm，激光器9的波長為980nm，棱鏡15的折射率為1.78，金屬上電極16為銀膜，厚度為60納米，介電常數(shù)為ε＝-20+i，有機聚合物導波層17采用交鏈型有機聚合物，厚度為2微米，折射率為1.65，極化后的電光系數(shù)γ33為16.5pm/V，隔離層18為游擊聚合物玻璃，厚度為2微米，折射率為1.48，襯底層19為金膜，厚度為100納米。
調(diào)節(jié)偏振器11使偏振方向為水平，對應TM模式，打開激光器8，調(diào)節(jié)調(diào)制器4，使光強靠近最小值(但不是最小值)，打開激光器9，關閉激光器8，調(diào)節(jié)調(diào)制器5的角度，使光強靠近最小值，用信號源6在調(diào)制器4上施加正弦信號，信號源7在調(diào)制器5上施加三角信號，然后用光柵分光計12分開這兩束光，分別由探測器13和探測器14接收，這四路信號都接到示波器上，結果如圖5所示。
圖5中，第一通道為信號源6施加正弦的信號，第二通道為調(diào)制后的激光器8的光強信號，第三通道為信號源7施加三角的信號，第四通道為調(diào)制后的激光器9的光強信號。
權利要求
1.一種多波長串聯(lián)型并行電光調(diào)制裝置，包括入射光路(2)、反射型電光調(diào)制器調(diào)制端(1)及光信號接收端(3)，其特征在于反射型電光調(diào)制器調(diào)制端(1)采用兩個反射型電光調(diào)制器(4、5)串行連接，兩個反射型電光調(diào)制器(4、5)的上、下電極分別連接到兩個電信號源(6、7)的正、負極上，兩個激光器(8、9)發(fā)出的不同波長的光由分束鏡(10)合成一束，然后經(jīng)由偏振器(11)進入反射型電光調(diào)制器調(diào)制端(1)，由兩個反射型電光調(diào)制器(4、5)分別對兩個激光器(8、9)發(fā)出的光進行調(diào)制，調(diào)制后的輸出光進入光信號接收端(3)，由光柵分光計(12)分開成不同波長的光，分別由兩個探測器(13、14)接收；反射型電光調(diào)制器(4、5)包括棱鏡(15)和沉積在棱鏡(15)上的四層薄膜層，棱鏡(15)上的薄膜層依次為金屬上電極(16)，有機聚合物導波層(17)，隔離層(18)和金屬下電極(19)，各薄膜層的厚度使反射型電光調(diào)制器的衰減全反射曲線寬度與入射激光脈沖的光譜寬度相匹配。
2.根據(jù)權利要求1的串聯(lián)型多波長并行電光調(diào)制裝置，其特征在于所述反射型電光調(diào)制器(4、5)中的薄膜層各層的厚度取值范圍分別為金屬上電極(16)為20至500nm，有機聚合物導波層(17)為1.0至100.0μm，隔離層(18)為2μm，金屬下電極(19)為100nm。
3.一種利用權利要求1的裝置進行電光調(diào)制的方法，其特征在于通過m-線測量的方法，確定兩個反射型電光調(diào)制器(4、5)對不同波長的衰減全反射譜，分別得到一系列的衰減全反射吸收峰以及對應的角度，從中選取不互相疊加兩吸收峰的上升或下降沿為調(diào)制器的入射角，調(diào)節(jié)第一個調(diào)制器(4)的入射角(θ1)，使一個波長的光進入調(diào)制器的工作角處在衰減全反射譜的共振吸的下降或上升沿的中間，使信號電場可以調(diào)制這個波長，而另外一個波長的光的衰減全反射譜則不在共振吸處，使信號電場不能調(diào)制這個波長；同樣調(diào)節(jié)第二個調(diào)制器(5)的入射角(θ2)，使第二個調(diào)制器(5)的衰減全反射譜的位置與第一個調(diào)制器(4)相反；調(diào)整好入射角(θ1、θ2)后，通過電信號源(6、7)在兩個調(diào)制器(4、5)上分別施加電信號，觀察探測器(13、14)給出的信號，微調(diào)入射角(θ1、θ2)，使探測器(13、14)的電信號幅值最大，當兩個調(diào)制器(4、5)上施加不同的電信號時，進入調(diào)制器的兩個不同波長的光將分別被調(diào)制。
全文摘要
一種多波長串聯(lián)型并行電光調(diào)制裝置及調(diào)制方法，裝置的調(diào)制端采用兩個反射型電光調(diào)制器串行連接，兩個反射型電光調(diào)制器分別連接兩個電信號源，兩個激光器發(fā)出的不同波長的光由分束鏡合成一束，然后經(jīng)由偏振器成為TM光，由兩個反射型電光調(diào)制器分別進行調(diào)制，調(diào)制后的輸出光由光信號接收端的光柵分光計分開成不同波長的光，分別由兩個探測器接收。所述反射型電光調(diào)制器包括棱鏡和沉積在棱鏡上的四層薄膜層金屬上電極，有機聚合物導波層，隔離層和金屬下電極，各薄膜層的厚度使反射型電光調(diào)制器的衰減全反射曲線寬度與入射激光脈沖的光譜寬度相匹配。本發(fā)明可以對不同波長組成的光波進行選擇性的調(diào)制，相互干擾小，且制作容易，成本低。
文檔編號G02F1/35GK1648721SQ20051002346
公開日2005年8月3日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權日2005年1月20日
發(fā)明者周見紅, 鄧曉旭, 曹莊琪, 沈啟舜 申請人:上海交通大學