一种电光相位调制器半波电压测量系统及测量方法
【专利摘要】本发明涉及一种电光相位调制器半波电压测量系统及测量方法，该系统包括顺次连接的激光光源、3dB耦合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、检偏器、光电探测器、测量电路控制模块以及电压源，第一偏振控制器通过3dB耦合器和偏振合束器还并联有待测相位调制器和第二偏振控制器，电压源连接在待测相位调制器上，该测量方法包括激光光源发出的光信号经检测系统转换为电信号，光电探测器输出的电信号通过测量控制电路控制模块调制完成半波电压的自动测量，并作相关处理，显示测量结果；该发明所设计的一种基于偏振波合成的方法测量电光调制器半波电压的系统和方法，可以快速、自动、准确测量调制器的半波电压。
【专利说明】一种电光相位调制器半波电压测量系统及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光电技术和微波光子学领域中针对相位调制器半波电压的测量系统及测量方法，特别涉及一种基于偏振合波的方法测量电光相位调制器半波电压测量系统及测量方法。
【背景技术】
[0002]光相位调制器是将电信号加载到光载波相位上的发电器件，在光通信、微波光子学、光纤传感、光纤无线融合系统等领域有广泛的应用。电光相位调制器的基本原理是利用晶体或各向异性聚合物的光电效应，既通过改变晶体或异性聚合物的外加电压来使其折射率改变，从而改变光波的相位。相位调制器具有结构简单、插入损耗低、无需外加偏置等优点。铌酸锂电光相位调制器(LiNb03PM)是目前最常用的电光相位调制器。它具有结构简单、插入损耗低、性能稳定、制作工艺成熟等优点。半波电压是相位调制器最重要的参数之一，它决定了相位调制器的调制效率、使用功耗。相位调制器的半波电压是指当通过它的光波相位发生η所需的调制电压。虽然调制器的半波电压是随之调制频率变化的，但变化范围不大，一般采用直流半波电压作为参考值。因此，准确测量相位调制器的直流半波电压是了解调制器特性及正确使用调制器的基础。相位调制器各个频率下半波电压的值一般是经实验测定，测定方法通常采用光谱分析法，即利用正弦信号对通过待测相位调制器的光波进行调制，并将相位调制器输出的光信号输入光谱分析仪进行分析，得到光波的边带和副载波相对强度，并且由此计算出相位调制器的半波电压。
[0003]目前测量电光相位调制器的技术和方法主要有两种:其一为基于干涉仪的测量方法(Sagnac光纤或MZ干涉仪)，这种方法易受环境变化影响，对干涉光路光程变化敏感，实际使用时可靠性降低；其二，基于确定性量子密钥分发误码判据的测量方法，该方法过于复杂，系统成本较高，主要针对于量子通信系统，并不适用于一般光通信系统快速测量调制器半波电压，其实际适用范围受限。已经报道的电光相位调制器半波电压测量方案，具有对光路光程差敏感，成本高，系统复杂，测量速度慢等局限性，一定程度上限制了其实用价值。为了克服以上技术问题，一种快速、自动、准确电相位调制器半波电压测量系统及方法为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种电光相位调制器半波电压测量系统及方法，该电光相位调制器半波电压测量系统结构简单，成本低廉，能快速、自动、准确测量调制器的半波电压，同时还能有效消除传统干涉方案因为干涉支路长度不匹配或长度随环境因素的变化而引起干涉效率降低或导致测量产生较大误差等问题。
[0005]为了解决以上技术问题，本发明提供一种电光相位调制器半波电压测量系统，包括顺次连接的激光光源、3dB稱合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、检偏器、光电探测器、测量电路控制模块以及电压源，第一偏振控制器通过3dB耦合器和偏振合束器还并联有待测相位调制器和第二偏振控制器，待测相位调制器和第二偏振控制器串联，电压源连接在待测相位调制器上给待测相位调制器施加电压，其中:3dB耦合器将激光光源发出的光分成两路光信号并从3dB耦合器的输出端发出，其中一路光信号与所述待测相位调制器的输入端相连，待测相位调制器对光波进行相位调制并输出信号至连接在待测相位调制器输出端的第二偏振控制器中，第二偏振控制器将经待测相位调制器调制后的光信号传送至偏振合束器的输入端；另一路光信号直接经过第一偏振控制器后输入到所述偏振合束器的另一个输入端口中，偏振合束器将两路光信号进行偏振合波，合波后的信号经过第三偏振控制器进行偏振旋转后送入检偏器，检偏后的光信号经过光电探测器后完成光电转换得到电信号；测量电路控制模块将光电探测器与电压源连接起来，通过接收光电探测器输出的数据控制电压源的电压变动完成调制器半波电压的自动测量。
[0006]本发明还设计了一种电光相位调制器半波电压测量系统的测量方法，包括以下步骤:
[0007]㈠初始状态下，所有器件处于静止状态，打开激光光源，3dB耦合器将激光光源发出的光分成两路光信号；
[0008](二)手动调整第一偏振控制器，改变一路的光信号的偏振方向，使其与偏振合束器的X支路的偏振态一致，同时，手动调整第二偏振控制器，使通过待测相位调制器调制后的另一路光信号的偏振方向与偏振合束器的Y支路的偏振态一致，此时两个正交方向的光波电场表达为:
[0009]Ex = AxE0Cos (ω0?+Φ J
[0010]
【权利要求】
1.一种电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于:包括顺次连接的激光光源、3dB稱合器、第一偏振控制器、偏振合束器、第三偏振控制器、检偏器、光电探测器、测量电路控制模块以及电压源，所述的第一偏振控制器通过3dB耦合器和偏振合束器还并联有待测相位调制器和第二偏振控制器，所述的待测相位调制器和第二偏振控制器串联，所述的电压源连接在待测相位调制器上给待测相位调制器施加电压，其中: 所述3dB I禹合器将激光光源发出的光分成两路光信号并从3dB I禹合器的输出端发出，其中一路光信号与所述待测相位调制器的输入端相连，所述待测相位调制器对光波进行相位调制并输出信号至连接在待测相位调制器输出端的第二偏振控制器中，所述的第二偏振控制器将经待测相位调制器调制后的光信号传送至偏振合束器的输入端；另一路光信号直接经过第一偏振控制器后输入到所述偏振合束器的另一个输入端口中，所述偏振合束器将两路光信号进行偏振合波，合波后的信号经过第三偏振控制器进行偏振旋转后送入检偏器，检偏后的光信号经过光电探测器后完成光电转换得到电信号；所述的测量电路控制模块将光电探测器与电压源连接起来，通过接收光电探测器输出的数据控制电压源的电压变动完成调制器半波电压的自动测量。
2.根据权利要求1所述的电光相位调制器半波电压测量系统，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、检偏器、光电探测器、待测相位调制器以及第二偏振控制器之间均通过保偏光纤连接。
3.如权利要求1所述的电光相位调制器半波电压测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤: ㈠初始状态下，所 有器件均处于静止状态，打开激光光源，3dB耦合器将激光光源发出的光分成两路光信号； (二)手动调整第一偏振控制器，改变一路的光信号的偏振方向，使其与偏振合束器的X支路的偏振态一致，同时，手动调整第二偏振控制器，使通过待测相位调制器调制后的另一路光信号的偏振方向与偏振合束器的Y支路的偏振态一致，此时两个正交方向的光波电场表达为:
Ex = AxE0Cos (ω0?+Φχ)
4.如权利要求3所述的电光相位调制器半波电压测量系统的测量方法，其特征在于，步骤?中待测相位调制器上电压的调节和输出光电流最大值、最小值的记录，由测量电路控制模块控制电压源、读取光电探测器输出电流来实现并进行自动测量，同时计算半波电压实时显示。
【文档编号】G01R19/00GK104020334SQ201410231783
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】冯振华, 付松年, 唐明, 朱冬宏, 田群, 周金龙 申请人:江苏金迪电子科技有限公司