专利名称：多路调幅、调频声光调制光纤传输装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多路调幅、调频声光调制光纤传输装置，属于光通信领域。
背景技术：
光波的调制是通过改变它的某种特性，例如幅度、位相、频率、偏振或传播方向来实现的，激光通信的难点在于调制技术，要点在要有足够的调制带宽。光调制可通过几种技术实施，其中有干涉效应，电光效应，磁光效应以及声光效应。大多数光调制与通过控制调制信号产生的折射率的变化有关。折射率变化可由下列效应引起1)电光效应；2)磁光效应；3)声光效应；4)半导体载流子浓度变化或5)以上效应的合成。
现有的用声光效应的声光调制传输装置的缺点是单路传输、且传输距离短、抗干扰性能差。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的缺点，提供一种多用度、宽带、噪音低、抗干扰性能强的多路调幅、调频声光调制光纤传输装置。
本专利中激光束的调制是基于声光效应中的Bragg衍射原理。众所周知，在满足某特定条件时，一束光通过一个超声行波的透明介质，有部份能量被与该超声所引起的折射率指数变化产生衍射，这一类由超声行波场产生的衍射效应中用得最多的是Bragg衍射。图1为入射光方向任意，ΔKm≠0，即动量失配，图2为入射光沿特定方向，ΔKm＝0，即动量匹配，满足Bragg衍射条件时，m＝±1。由图1、2所示，通过分析声平面波与光平面波的相互作用，由于相干效应，仅当两束波满足某个固定角度时衍射光最强。该衍射条件用两束波的波矢关系表述为k→±1=k→0±K→---(1)]]>入射光的圆频率和波矢量分别为ω0与k0，声波的圆频率和波矢量分别为Ω和k。波矢k0与K的模分别为k0＝2πn/λ0，K＝2π/∧＝2πf/vλ0是光波长，n为介质结入射光的折射率，∧和f分别是超声的波长和频率，V是声速。
由方程(1)Bragg、衍射定义为SinθB＝K/2k＝λ/2∧ (2)其中θB即为Bragg角(λ＝λ0/n为光波在介质中的波长)。
入射光与衍射光之间的频率关系可由参量互作用理论导出ω±1＝ω±Ω (3)其中ω+1＝ω+Ω与ω-1＝ω-Ω分别对应于正1级负1级衍射光频率。零级光的频率与入射光的频率相同，频率变化与多普勒频移相类同。当入射光恰好满足Bragg衍射的几何条件时，在声光调制器中产生了由声波实现的光调制。声波可对入射光作幅度调制和位相调制，产生偏转、产生频率偏移，这些特性被分别用于强度调制，光束偏转，滤波器、光信号处理、声光调频器等等。
本实用新型的技术方案是基于上述原理实现的，其特点是它包括激光器、声光调制器、声光调制器驱动源、调幅、调幅(AM/FM)信号源、光栏、聚光镜、解调器和光信息处理部分，经声光调制器、光栏、聚光镜的调制光通过光纤传输解调器；声光调制器驱动源是由至少1个由作为本振的晶体振荡器、前置放大器、双平衡混频调制器组成的频道输入电路、由压控振荡器、前置放大器组成的调频信号输入电路和宽带耦合功放电路相连接而组成。解调器和光信息处理部分由光探测检波信号处理单元、前置放大器、功率放大器、显示器、打印机及喇叭组成。
根据上述方案，本实用新型的优点是宽带、多路、低噪音、抗干扰性强，具有多种用途，多的信号通道，同时传输声音、图象、文字等信号。
图1为入射光方向为任意时，Bragg衍射光波与声波相互作用的波矢图；图2为入射光沿特定方向时，Bragg衍射光波与声波相互作用的波矢图；图3为Bragg衍射下的零级光束和正1级光束及其频率变化图；图4为Bragg衍射下的零级光束和负1级光束及其频率变化图；图5为本实用新型的连接示意图；图6为声光调制器驱动源线路原理图；图7为光信号的探测原理图；图8为光纤光电接收放大电路图；图9为声光调制器多频多信号运用示意图。
具体实施方式
本实用新型具体实施方式
结合附图作一说明。由图5所示，多路调幅、调频声光调制光纤传输装置包括激光器1、声光调制器2、声光调制器驱动源3、调幅、调幅(AM/FM)信号源4、光阑5、聚光镜6、解调器和光信息处理部分，经声光调制器2、光阑5、聚光镜6的调制光通过光纤7传输至解调器；声光调制器驱动源3是主要由至少1个由作为本振的晶体振荡器12、前置放大器13、双平衡混频调制器15组成的多频道输入电路、主要由压控振荡器18、前置放大器19组成的调频信号输入电路和宽带耦合功放电路21相连接而组成。解调器和光信息处理部分由光探测检波信号处理单元8、前置放大器9、功率放大器10、显示器、打印机及喇叭11组成。
由图6所示，上述的声光调制器驱动源3是由1个或多个由作为本振的晶体振荡器、前置放大器、双平衡混频调制器组成的多频道输入电路组成，本振可采用f0-fn多种频率的晶体振荡器12，每一种频率的晶体振荡器12通过各自的前置放大器13、耦合变压器14和各自的双平衡混频调制器15连接，双平衡混频调制器15输出经放大器16、耦合变压器17与由压控振荡器18、前置放大器19、耦合变压器20组成的调频信号输入电路同时和宽带耦合功放电路21相连接，其输出与声光调制器2连接。
由图6所示，当调幅、调频(AM/FM)信号源4输出为一定幅度(在0～1V)之间的调幅信号时，由信号源4输入到声光调制驱动源4中的双平衡混频器15时，产生了在载波亦即超声波的频率之上叠加的强度调制信号，当有用信号是用脉冲编码时，强度调制的一种变化即为脉冲调制。经过声光调制驱动源3的信号送到声光调制器2的压电换能器之上，产生了一个强度随信号源4的有用信号同步变化的超声波，实时的传送到声光调制器的声光相互作用介质中，产生了一个行进中的超声光栅场。由图3、图4所示，当一束激光以满足Bragg衍射的入射条件进入声光调制器的通光口径后，在声光互作区被超声光栅衍射，出射的光束被分成了几束，其中沿原光路不改变方向的是零级光，另外一束最强的衍射光是正1级或负1级，视激光相对声波行进方向的入射角度而定，其强度可以调整到大小相等，只要同样是调至以Bragg角入射即可。由图3、图4所示，在出射端正负1级光强I+1或I-1和零级光光强I00的总合基本上等同于激光的入射光强度I0，即I0≌I+1+I00或I0＝I-1+I00。调整光阑5的位置，在零级光和正负1级光之中任选其一作为有用信号的载体。为获取最大的可利用的光信号，光纤7入端放置了一聚焦镜6采集经调制器衍射出来的激光，石英光纤7的主要技术指标之一是数值孔径，表征光纤与光源、探测器和其它光学元器件耦合的特性，定义为NA＝Sinθmax，光纤的数值孔径一般在0.1～0.6之间，对应的θmax在9°～33°，多模光纤数值孔径较大。
为能将激光衍射光束尽可能多的耦合到光纤里去，装置配置一个五维调节架，具有(1)横向水平位移Y，(2)垂直高度升降Z，(3)安装平台沿中心轴在X-Y平面作旋转θ，其X方向为光线行进方向(4)光纤透镜安装夹在垂直的YZ平面的二维精细微调机构。在本装置中激光器用的是He-Ne激光，激光管安装在能调整高低，光束出射方向的支架上。声光调制器安装平台具有调高度和安装平面沿中心轴在X-Y平面作角度旋转，光阑具有在垂直平面Y-Z中升降和横向移动的功能。而光纤的出射端靠一专用夹具紧固并对光电探测器的光敏窗口作正入射，保证了光能的充分利用。
由图7所示，是光信号的探测与解调。由图8所示，光纤光电接收放大电路由光电二极管D5、电阻R19、R20及可变电阻R21组成的输入回路经前置放大器22、功率放大器23连接而成。当被超声衍射调制的激光经光纤传输到接收端，利用Pin光电二极管D5响应快，光谱范围大，噪声小等优点制作了一个光电接收解调器，通过改变光二极管的负载电阻R21改变前置放大器22的频率补偿，获得了低噪音高保真的有用信号。当调幅、调频(AM/FM)信号源4输出为一音频信号时，在功率放大器23输出端经喇叭输出和示波器观察，信号的还原性保真度均很好，且由于声光调制器本身所具备的宽带特性(几MHZ-几十MHZ)和大线性动态范围，充分保证了调幅波(AM)的线性和带宽。用作高保真的HIFi音响(光纤)传输系统在抗干扰低噪音大带宽诸多方面有很大的优越性。
利用声光调制器的宽带特性，在一个器件上可实现多个信道的传输，方法是在该声光调制器的有效带宽范围内多频运行，如图9所示，原则上可实现N＝ΔFM/ΔFS个信道的光纤传输，ΔFM为声光调制器的有效带宽，通常有几十MHZ，而ΔFS为有用信号的带宽，只要多频激励时，在适当距离上各信道的1级衍射光点能用光阑分离出来，就能制作足够多的信号通道，同时传输声音、图象、文字等信号。
权利要求1.一种多路调幅、调频声光调制光纤传输装置，其特征在于，它包括激光器(1)、声光调制器(2)、声光调制器驱动源(3)、调幅、调频(AM/FM)信号源(4)、光阑(5)、聚光镜(6)、解调器和光信息处理部分；经声光调制器(2)、光阑(5)、聚光镜(6)的调制光是经由光纤(7)连接传输至解调器。
2.根据权利要求1所述的多路调幅、调频声光调制光纤传输装置，其特征在于，所述的声光调制器驱动源(3)是主由至少为1个由作为本振的晶体振荡器(12)、前置放大器(13)、双平衡混频调制器(15)组成的频道输入电路、主要由压控振荡器(18)、前置放大器(19)组成的调频信号输入电路和宽带耦合功放电路(21)相连接而组成。
3.根据权利要求1所述的多路调幅、调频声光调制光纤传输装置，其特征在于，所述的解调器和光信息处理部分由光探测检波电信号处理单元(8)、前置放大器(9)、功率放大器(10)、显示器、打印机及喇叭(11)组成。
专利摘要本实用新型涉及一种多路调幅、调频声光调制光纤传输装置，属于光通信领域。其特点是它包括激光器、声光调制器、声光调制器驱动源、调幅、调频(AM/FM)信号源、光栏、聚光镜、解调器和光信息处理部分，经声光调制器、光栏、聚光镜的调制光通过光纤传输解调器；声光调制器驱动源是由至少1个由作为本振的晶体振荡器、双平衡混频调制器、前置放大器组成的频道输入电路、由压控振荡器、前置放大器组成的调频信号输入电路和宽带耦合功放电路相连接而组成。根据上述方案，本实用新型的优点是宽带、多路、低噪音、抗干扰性强，具有多种用途，多的信号通道，同时传输声音、图象、文字等信号。
文档编号H04B10/12GK2652047SQ0325602
公开日2004年10月27日 申请日期2003年7月28日 优先权日2003年7月28日
发明者朱三又 申请人:上海市激光技术研究所