专利名称：基于多光束干涉效应的新型光纤信号调制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤系统中传输光信号的调制方法，属光信号处理领域。
背景技术：
光调制技术作为光通信领域中必不可少的一环，近年来随着全球通信产业的迅猛发展，已不断成熟和完善。现代光纤系统主要使用两类调制器，一种是依赖于一定平面波导载光方式改变的电光调制器，另一种是内部结构类似于激光器的半导体二极管电吸收调制器。电光调制器主要基于压电晶体(如铌酸锂晶体)的线性电光效应；电吸收半导体调制器是一个加反向偏压的半导体二极管。电吸收半导体调制器与电光调制器一样，均为偏振敏感器件；电光调制器的数字传输调制速率较高，而电吸收半导体调制器则可与光源相集成。以上两类调制器均为偏振敏感器件，即对光信号的偏振状态有相应的条件要求。目前，在通信体系中主干网基本已升级至光网络，分支通信网络依然利用铜线互联，因此光纤连接到户成为下一阶段光通信发展的重要课题。而需要指出的是目前常用的半导体调制器和铌酸锂调制器等均被建议用作主干网中光学网络单元中的调制器，对于光纤到户光网络系统，他们具有价格昂贵、制作工艺比较复杂、性能不匹配等缺点。
在光纤信号传递过程中一对对接的光纤端面间，由于相干光信号在两端面间的多光束干涉效应，使得透射光信号强度在传输过程中相干增强或衰减，这种干涉是类似于法布里——珀罗干涉仪的多光束等倾干涉。一方面这种效应在光纤信号传输中可以造成信号的损耗和噪声，另一方面还可被有效的利用。本发明利用这种效应研制一种新型的光纤信号调制器——基于多光束干涉效应的光纤信号调制器。这种光纤信号调制器主要针对信号幅度调制，可应用于光纤传输信号的调幅及光纤光源交流和脉冲信号输出等。
发明内容
本发明设计了一种新型的光纤信号调制器——基于多光束干涉效应的光纤信号调制器。
在光纤系统中一对对接的光纤端面如有一定的间隙，光信号会发生多光束干涉效应，使光信号在传输过程中相干增强或衰减，这种干涉是类似于法布里——珀罗干涉仪的多光束等倾干涉。传输到下一级光纤的透射光强I(t)随端面间距的改变而增强或衰减，满足公式I(t)＝I0/[1+Fsin2(δ/2)]。其中I0为上一级光纤输入光强，F＝4R/(1-R)2，R为光纤端面处光波的反射率，δ＝4πλ-1n0dcosθ0。d为光纤端面间距，λ为信号光波长，θ是光线的折射角。当d取值使sin2(δ/2)＝0，即δ＝2kπ(k为整数，即k＝1，2，3…)时，透射光呈现最大值；反之，当d取值使sin2(δ/2)＝1，δ＝(2k+1)π(k为整数，即k＝1，2，3…)时，透射光呈现最小值。可见透射光强与对接光纤端面间距有关，当两级光纤端面间距发生变化时，I(t)随间距变化相干增强或相干相消。当光纤端面呈周期性变化时，回波信号也将呈周期性变化。本发明利用这一特性设计了一种基于多光束干涉效应的光纤信号调制器。
本发明采用的技术方案是将一对光纤对接，上一级光纤输入光信号，下一级光纤输出光信号。调节光纤端面间距在传输光信号工作波长量级，利用压电器件控制光纤端面间距，并对压电器件输入调制信号，光纤端面间距随调制信号同步变化，光信号在两光纤端面间发生多光束干涉效应，使得透射光强随光纤端面间距的变化发生相应的改变，光纤输出端也将输出与调制信号对应的光强信号，实现光纤传输光信号的振幅调制，输入的信号可以是正弦、脉冲、开关等信号。
本发明的有益效果是，这种调制方法主要针对信号幅度调制，可对光纤传输信号以及光纤光源直接连接进行调制，特别适用于解决全光纤光路中的光调制问题，制作工艺简单，使用非常方便。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1是本发明的工作原理示意图。
图中1.上级光纤，2.下级光纤，3.上级光纤输入端，4.上级光纤输出端，5.下级光纤输入端，6.下级光纤输出端，7.陶瓷针，8.调制信号输入端口，9.放大器，10.直流电源，11.微调装置，12.压电器件。
具体实施例方式
在图1中，将上级光纤(1)和下级光纤(2)装入陶瓷针，陶瓷针芯径与光纤外径相同，可以保证上级光纤(1)和下级光纤(2)同轴并在陶瓷针中无摩擦的运动。下级光纤(2)与压电器件(12)粘合在一起。通过微调装置(11)调节上级光纤输出端(4)与下级光纤输入端(5)间距，使其间距进行粗逼近，上级光纤输出端(4)与下级光纤输入端(5)构成干涉腔。激光由上级光纤输入端(3)输入，经上级光纤输出端(4)输出，在下级光纤输入端(5)端面部分光强被反射，部分光强透射，反射光在上级光纤输出端(4)再次发生反射和透射，如此多次往复，所有在下级光纤输入端(5)透射的光波发生多光束干涉，使下级光纤输出端(6)出射光强相干增强或衰减。由调制信号输入端口(8)输入调制信号，经放大器(9)放大，并加载到压电器件(12)使其随调制信号振荡，上级光纤输出端(4)与下级光纤输入端(5)间距随调制信号的变化而变化，下级光纤输出端(6)将输出与调制信号对应的被调制的光强信号，实现对光信号的幅度调制。探测下级光纤输出端(6)信号的调制效果，如果调制度不够理想，利用直流电源(10)经放大电器为压电器件提供偏压，进一步调节上级光纤输出端(4)与下级光纤输入端(5)间距，改善调制度。间距在传输光信号工作波长量级时，调制度将达到理想的效果。需要指出的是光纤端面需要用光纤切割机或切割刀进行切割，以使光纤端面平整，以便上下两级光纤端面比较严格的平行，这样可以确保光束在光纤端面间发生理想的多光束干涉。
权利要求
一种新型的光纤信号调制器——基于多光束干涉效应的光纤信号调制器。其特征是将一对光纤对接，上一级光纤输入光信号，下一级光纤输出光信号。利用多光束干涉效应，使对接光纤端面间距随调制信号同步变化，下一级光纤输出与调制信号对应的光强信号，实现光纤传输光信号的振幅调制。
全文摘要
一种基于多光束干涉效应的光纤信号调制器。在光纤系统中一对对接的光纤端面如有一定的间隙，光信号会发生多光束干涉效应，使光信号在传输过程中相干增强或衰减，这种干涉是类似于法布里——珀罗干涉仪的多光束等倾干涉。在光纤端面间利用压电器件控制光纤端面间距，并对压电器件输入调制信号，在调制信号作用下光纤端面间距发生相应的变化，透射光强随光纤端面间距的变化发生同步改变，实现对传输光信号的振幅调制。该调制器原理简单、耦合方便、价格低廉，适用于全光纤光路中信号调制。
文档编号H04B10/12GK1821834SQ20061001336
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月24日 优先权日2006年3月24日
发明者张天浩, 王旭成, 贾峰, 牛凯, 王顺利, 满江伟, 陈平, 杨 嘉 申请人:南开大学