本发明涉及一种基于波导光栅的大动态范围可调谐色散补偿器及其应用，属于色散补偿器的技术领域。
背景技术：
由于光信号的不同成分在光纤中以不同速率传输，所以光信号经过一定距离的光纤传输以后就会造成脉冲的展宽，即色散。为了消除色散造成的脉冲展宽，需要对信号进行色散补偿。利用波导光栅进行色散补偿是一种常用的色散补偿方法。
波导光栅是指波导的包层、芯层或衬底等介质的光学参量或波导的尺寸分布呈现规律性周期变化的光路系统。波导光栅器件可应用于半导体激光器、波导输入输出耦合器、分束器、偏振分离器、滤波器、光上下路滤波器和传感等，其应用领域随着研究的深入不断扩大。
现有技术中的波导光栅大多数是采用二氧化硅作为波导层。例如，中国专利公开号104813204a公开的波导结构、波导耦合结构。采用二氧化硅作为波导层的波导光栅结构具有和标准单模光纤匹配、工艺发展成熟等优点，但是因硅基的光波导器件的调谐多为基于热光效应的应用，仍然存在着波长可调谐范围小、温度稳定性差等不足。
电光晶体属于无机晶体材料，是目前比较成熟的电光材料，具有可观的电光效应和物理化学性能稳定；而且，基于电光晶体的光波导性能良好，制备工艺也相对成熟，己经被广泛用于制备电光强度调制器、相位调制器、倍频器等。但是因电光晶体存在着双折射的问题，不利于实现器件的偏振不敏感特性，现有技术中无法将电光晶体应用到波导光栅。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器。
本发明还提供一种利用上述可调谐色散补偿器进行调谐的方法。
发明概述：
根据波导光栅材料的不同计算出波导光栅的光栅周期；本发明选用电光晶体作为波导光栅材料，根据不同波长处的色散大小，计算出在不同波长处的时延大小，进而推算出在波导光栅轴向进行反射的具体位置；之后，对应不同波长的信号在于其相对应的波导光栅的轴向位置改变其折射率，使其在相应的位置进行发射；本发明通过改变电极所加的电压改变波导光栅的折射率，从而达到色散补偿的目的。
本发明的技术方案为：
一种基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，包括刻在电光晶体表面的波导光栅和设置在波导光栅的两端的电极对。
根据本发明优选的，所述电光晶体为铌酸锂晶体。
进一步优选的，当波导光栅的材料为铌酸锂晶体时对应的波导光栅的光栅周期λ＝352nm；一对电极对应六个光栅周期。普通光刻的最小电极长度为2um，而波导光栅的光栅周期为352nm，因此，一对电极对应六个光栅周期。
一种利用上述可调谐色散补偿器进行调谐的方法，包括步骤如下：
1)在信号波长范围内对信号光源波长进行抽样，得到n个信号波长样本点，每个信号波长样本点对应一个色散d；根据色散d计算每个信号波长样本点对应的时延t；t＝d×b；b为信号光源的谱宽；
2)根据每个信号波长样本点对应的时延t推算每个信号波长样本点在波导光栅轴向的反射位置l；l＝v×t，v为信号光源在波导光栅中的传播速度；其中，l是距离波导光栅最左端的距离；v＝c/n，c为光速，n为电光晶体的折射率；
3)计算每个信号波长样本点的有效折射率；由λb＝2neffλ得，有效折射率，
其中，λ为波导光栅的光栅周期，λb为信号波长样本点的波长；每个信号的波长所对应不相同的折射率，根据相应的波长可以求得对应的折射率大小。
4)向信号波长样本点在波导光栅轴向的反射位置l处的电极加电，通过改变电极的电压e改变波长样本点的有效折射率，进一步改变波长样本点的光程差，实现大动态范围内精准可调谐的色散补偿。
根据本发明优选的，色散d的单位是ps/nm；时延t的单位为ps。
根据本发明优选的，所述步骤4)中，
本发明的有益效果为：
1、本发明所述基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，基于电光效应改变折射率，通过在电极加适当电压改变晶体折射率从而改变光程，使得不同波长的光所走的路程不同，但同时到达终点；动态调节不同波长的光程差，实现器件的可调谐和色散补偿功能；实现大动态范围内精准的可调谐色散补偿；
2、本发明所述基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，基于电光效应的色散补偿过程无电流产生，因此零功耗，无耗能产生。
附图说明
图1为本发明所述基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器的结构示意图；
其中，i、电极ii、波导光栅。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
以下实施例中使用的光纤的长度为100km，色散系数取16.75ps/nm·km，所需要的波导光栅长度为12.56mm。
实施例1
如图1所示。
一种基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，包括刻在电光晶体表面的波导光栅和设置在波导光栅的两端的电极对。
实施例2
如实施例1所述的基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，所不同的是，所述电光晶体为铌酸锂晶体。
实施例3
如实施例2所述的基于波导光栅的大动态可调谐色散补偿器，所不同的是，当波导光栅的材料为铌酸锂晶体时对应的波导光栅的光栅周期λ＝352nm；一对电极对应六个光栅周期。普通光刻的最小电极长度为2um，而波导光栅的光栅周期为352nm，因此，一对电极对应六个光栅周期。长度为12.56mm的波导光栅包含35682个光栅周期。
实施例4
一种利用实施例1-3所述的可调谐色散补偿器进行调谐的方法，包括步骤如下：
1)在信号波长范围内对信号光源波长进行抽样，得到n个信号波长样本点，每个信号波长样本点对应一个色散d；根据色散d计算每个信号波长样本点对应的时延t；t＝d×b；b为信号光源的谱宽；
2)根据每个信号波长样本点对应的时延t推算每个信号波长样本点在波导光栅轴向的反射位置l；l＝v×t，v为信号光源在波导光栅中的传播速度；其中，l是距离波导光栅最左端的距离；v＝c/n，c为光速，n为电光晶体的折射率；
3)计算每个信号波长样本点的有效折射率；由λb＝2neffλ得，有效折射率，
其中，λ为波导光栅的光栅周期，λb为信号波长样本点的波长；每个信号的波长所对应不相同的折射率，根据相应的波长可以求得对应的折射率大小。
4)向信号波长样本点在波导光栅轴向的反射位置l处的电极加电，通过改变电极的电压e改变波长样本点的有效折射率，进一步改变波长样本点的光程差，实现大动态范围内精准可调谐的色散补偿。
在此实例中，以δλ＝2nm对波长进行抽样,波长范围为1537nm～1563nm，与信号波长样本点λ对应的有效折射率neff、色散d、反射位置l如表1所示。
表1
实施例5
如实施例4所述的调谐的法，所不同的是，色散d的单位是ps/nm；时延t的单位为ps。
实施例6
如实施例4所述的调谐的法，所不同的是，所述步骤4)中，