一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強調(diào)制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強調(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)動電源和45°檢偏器；環(huán)形器包括有三個端口，分別為端口A、端口B、端口C，偏振分束器包括有四個端口，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。
【專利說明】
一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強調(diào)制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實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、長距離光通信的關(guān)鍵器件。其工作方式是通過電壓或電場的變化最終調(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、接收過程中，光調(diào)制器被用于控制光的強度，作用非常重要。
[0003]其中最常用的調(diào)制器是Mach-Zehnder干涉式強度調(diào)制器。其工作原理是，將輸入光分成兩路相等信號分別進入調(diào)制器的兩個光支路，兩個光支路采用的電光性材料的折射率會隨外部施加的電信號大小而變化。折射率變化導致信號相位變化，當兩個支路信號調(diào)制器輸出端再次結(jié)合在一起時，合成的光信號將是一個強度大小變化的干涉信號，相當于把電信號變化轉(zhuǎn)為了光信號變化，實現(xiàn)了強度調(diào)制。但電光調(diào)制器的缺點是其調(diào)制特性會隨環(huán)境溫度變化，從而靜態(tài)工作點就會偏離調(diào)制特性曲線的線性區(qū)中點，導致調(diào)制光波信號失真。
[0004]針對M-Z電光調(diào)制器工作偏置點不穩(wěn)定，易受外界因素影響的缺點，目前解決方式有兩種，低頻擾動法和平均功率法。但低頻擾動法會引入其他頻譜成分，使調(diào)制器的非線性效應增強，平均功率法卻需要手工調(diào)節(jié)，進行工作點定位，耗時長，操作繁瑣。針對這些缺點，之后提出了一種電光強度調(diào)制器自動偏置控制裝置。
[0005]目前已經(jīng)發(fā)表的基于M-Z型電光強度調(diào)制器的自動偏壓控制裝置，該裝置不僅能完全自動校準、跟蹤調(diào)制器的偏置電壓，而且可以克服激光器抖動引起的控制環(huán)誤操作問題，基本滿足了現(xiàn)代高速電光調(diào)制的控制需求。但其工作點需要先進行人工準確定位，才能進入自動跟蹤模式，并且所有連接光路均采用保偏光纖。
[0006]總體來說，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題。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對目前電光調(diào)制器的技術(shù)局限性，本實用新型的目的在于提供一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強調(diào)制系統(tǒng)，本實用新型相比于已有的強度調(diào)制器具有穩(wěn)定性高和操作便利的優(yōu)點，這是由于調(diào)制系統(tǒng)能夠避免外界環(huán)境對系統(tǒng)相位漂移和偏振變化的干擾，并且本實用新型所涉及的光路可完美保證時域匹配，無需人工調(diào)節(jié)。
[0008]為實現(xiàn)以上實用新型目的，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)動電源和45°檢偏器;其中環(huán)形器包括有三個端口，分別為端口 A、端口 B、端口 C，偏振分束器包括有四個端口，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]本實用新型提供的調(diào)制系統(tǒng)的工作過程具體包括以下步驟:
[0012]S1.輸入光通過45°起偏器，變?yōu)?5°線偏振光，45°線偏振光經(jīng)過環(huán)形器進入偏振分束器，45°線偏振光經(jīng)過偏振分束器分為兩路:透射分量和反射分量；
[0013]S2.其中透射分量通過端口 C進入相位調(diào)制器，透射分量經(jīng)過相位調(diào)制器調(diào)制后進入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后通過相位調(diào)制器首次進入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器反射后進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)鏡反射后第二次進入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器透射后進入第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第三法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后第三次進入偏振分束器，此時偏振分束器對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)鏡反射后首次進入偏振分束器，此時經(jīng)偏振分束器透射后反射分量進入第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第一法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后第二次進入偏振分束器，經(jīng)偏振分束器反射后通過相位調(diào)制器進入第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡，經(jīng)第二法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡反射后通過相位調(diào)制器第三次進入偏振分束器，偏振分束器對反射分量起透射作用，此時反射分量與經(jīng)歷過同樣長光路歷程的透射分量進行偏振疊加，并通過端口 A射出；
[0015]其中，相位調(diào)制器對經(jīng)過其的反射分量或透射分量進行相位調(diào)制；
[0016]S3.疊加后的透射分量、反射分量進入環(huán)形器后通過環(huán)形器的端口C射出，進入45°檢偏器，并通過45°檢偏器的輸出端輸出光強度調(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，本實用新型的有益效果是:
[0020]本實用新型提供的光強調(diào)制系統(tǒng)在調(diào)制時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，使得兩個相互垂直偏振分量在合成干涉時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，此外本實用新型所涉及的光路可完美保證時域匹配，無需人工調(diào)節(jié)，十分便利，所用光纖可為普通單模光纖，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型提供的光強調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型提供的光強調(diào)制系統(tǒng)的光路圖。
【具體實施方式】
[0023]附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；
[0024]以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。
[0025]實施例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)動電源8和45°檢偏器9；其中環(huán)形器2包括有三個端口，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]其工作過程具體如下:
[0029]S1.輸入光通過45°起偏器I，變?yōu)?5°線偏振光，45°線偏振光經(jīng)過環(huán)形器2進入偏振分束器3，45°線偏振光經(jīng)過偏振分束器3分為兩路:透射分量和反射分量；
[0030]S2.其中透射分量通過端口 C進入相位調(diào)制器6，透射分量經(jīng)過相位調(diào)制器6調(diào)制后進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反射后通過相位調(diào)制器6首次進入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3反射后進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反射后第二次進入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3透射后進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反射后第三次進入偏振分束器3，此時偏振分束器3對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反射后首次進入偏振分束器3，此時經(jīng)偏振分束器3透射后反射分量進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反射后第二次進入偏振分束器3，經(jīng)偏振分束器3反射后通過相位調(diào)制器6進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反射后通過相位調(diào)制器6第三次進入偏振分束器3，偏振分束器3對反射分量起透射作用，此時反射分量與經(jīng)歷過同樣長光路歷程的透射分量進行偏振疊加，并通過端口 A射出；
[0032]其中，相位調(diào)制器6對經(jīng)過其的反射分量或透射分量進行相位調(diào)制；
[0033]S3.疊加后的透射分量、反射分量進入環(huán)形器2后通過環(huán)形器2的端口C射出，進入45°檢偏器9，并通過45°檢偏器9的輸出端輸出光強度調(diào)制結(jié)果。
[0034]實施例2
[0035]本實施例使用的光強調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實施例1的結(jié)構(gòu)一樣，本實施例用DFB激光器輸入波長為1550nm的連續(xù)激光進入系統(tǒng)。
[0036]輸入光通過45°起偏器I，變?yōu)?5°線偏振光，隨后經(jīng)過偏振無關(guān)環(huán)形器2，進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)過偏振分束器3后，經(jīng)過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)過四端口偏振分束器3后被透射，透射光經(jīng)過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)過四端口偏振分束器3后被反射，反射光經(jīng)過相位調(diào)制器6，其偏振態(tài)受到調(diào)制，經(jīng)過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，隨后進入四端口偏振分束器3;另一透射分量則同樣依次經(jīng)過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)鏡反射進入四端口偏振分束器3，兩個偏振分量經(jīng)過三個法拉第反射旋轉(zhuǎn)鏡的次序不同，但是所走光程相同，最后可同時到達四端口偏振分束器3進行偏振疊加，經(jīng)過四端口偏振分束器3輸出端進入45°檢偏器9，可檢測到有光強輸出。
[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刻進入系統(tǒng)的兩個正交偏振分量分別被調(diào)制的時分寬度。改變驅(qū)動電源8加載在相位調(diào)制器6的電壓大小，即對輸入光分量進行不同大小的相位調(diào)制，可檢測到不同大小的光強輸出，輸出光強的穩(wěn)定性可由法拉第反射旋轉(zhuǎn)共軛效應和完全相同的路徑保證，輸出光脈沖強度會隨著相位調(diào)制器6驅(qū)動電壓發(fā)生改變，其變化規(guī)律為正余弦曲線。
[0038]實施例3
[0039 ]本實施例使用的光強調(diào)制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實施例1的結(jié)構(gòu)一樣，本實施例用激光脈沖發(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)光輸入時一致，調(diào)節(jié)脈沖光進入系統(tǒng)的時延，輸出的光脈沖強度隨調(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)過極強衰減的弱相干態(tài)脈沖，則可以通過改變相位調(diào)制器的驅(qū)動電壓控制輸出弱相干態(tài)光脈沖的平均光子數(shù)，即實現(xiàn)了可控誘惑態(tài)脈沖的產(chǎn)生。
[0040]顯然，本實用新型的上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實用新型的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)稟穩(wěn)定的光強調(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)動電源和45°檢偏器;其中環(huán)形器包括有三個端口，分別為端口 A、端口 B、端口 C，偏振分束器包括有四個端口，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】G02F1/01GK205485141SQ201620265291
【公開日】2016年8月17日
【申請日】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
【申請人】華南師范大學