专利名称：一种基于回波干涉效应的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，属光学信号处理领域。
背景技术：
光调制技术是光学信号处理中的重要环节。尤其近年来随着全球光通信产业的迅猛发展，已不断成熟和完善。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。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。并且价格一般比较昂贵，制作工艺比较复杂。
光纤中传输的光信号在光纤端面会发生菲涅耳反射产生回波。在一对对接光纤端面间会发生多光束干涉效应，使回波信号相干增强或相消，回波信号强度与对接光纤端面间距有关。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回波干涉效应的光纤信号调制器。这种调制器调制度高、制作工艺简单、价格低廉，适合广泛推广。
发明内容
本发明设计了一种基于回波干涉效应的光纤信号调制器。光纤中传输的光信号在光纤端面会发生菲涅耳反射产生回波，即光纤信号在光纤端面的反射光。当一对光纤对接时，如果上下两级光纤的端面存在间隙，一般为空气间隙，两光纤端面构成类似法布里一玻罗腔。光信号在两级光纤的端面都会发生菲涅耳反射，下一级光纤端面的反射光信号与上一级光纤端面的反射光信号发生多光束等倾干涉，使回波信号相干增强或相消。上一级光纤的输入光强为I0，则回波光强为I(r)＝I0[Fsin2(δ/2)]/[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-1n0dcosθ。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，反射光呈现最小值；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，反射光呈现最大值。可见回波信号强度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(r)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回波干涉效应的光纤信号调制器。下一级光纤可以利用折射率匹配的反光介质代替，反光介质的折射率与光纤折射率相近。
本发明采用的技术方案是将光纤和匹配的反光介质对接，并调节适合的初始间距使其间距在传输光信号工作波长量级。在光纤端面间利用压电器件控制间距，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，由于回波干涉效应，反射光强随间距的变化发生相应的改变，光纤回波信号将输出与调制信号对应的被调制的光强信号，通过采集光纤回波信号实现幅度调制。输入的信号是正弦、脉冲、开关等信号，光纤回波信号将输出对应的正弦、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，可应用于光纤传输信号的调幅及光纤光源交流或脉冲信号输出，并可与光纤直接连接，特别适用于解决全光纤光路中的光调制问题。调制器调制度高、制作工艺简单、价格低廉。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。
图1是基于回波干涉效应的光纤信号调制器整体工作原理示意图。
图中1.Y型光纤耦合器，2.折射率匹配的反光介质，3.压电器件4.调制信号输入端口，5.放大器，6.直流电源，7.光纤耦合器输入端，8.光纤耦合器回波端，9.光纤耦合器输出端，10.微调装置。
具体实施例方式
在图1中，通过微调装置(10)调节光纤耦合器(1)输出端(9)与折射率匹配反光介质(2)间距，使其间距进行粗逼近，光纤输出端面与反光介质反光面构成干涉腔。激光由光纤耦合器输入端(7)输入，部分光强在光纤耦合器输出端(9)端面发生菲涅耳反射，部分光强由光纤耦合器输出端(9)透射，并经折射率匹配反光介质(2)反射。在经多次反射和透射光纤输出端面与反光介质反光面形成多光束干涉，光纤耦合器回波端(8)的回波信号将相干增强或衰减。由调制信号输入端口(4)输入调制信号，经放大器(5)放大，并加载到压电器件(3)使其随调制信号振荡，光纤输出端面与反光介质反光面间距随调制信号的变化而变化，光纤回波信号将输出与调制信号对应的被调制的光强信号，通过采集光纤回波信号实现幅度调制。探测光纤回波信号的调制效果，如果调制度不够理想，利用直流电源(6)经放大电器(5)为压电器件提供偏压，进一步调节光纤输出端面与反光介质反光面间距，改善调制度。在光纤端面和反光介质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刀进行切割，以使光纤端面平整，以便能够与反光介质表面比较严格的平行，这样可以确保光束在光纤端面与反光介质反光面间发生理想的多光束干涉。
权利要求
一种基于回波干涉效应的光纤信号调制器。其特征是利用光纤中传输的光信号在光纤端面由于菲涅耳反射产生回波和多光束干涉效应，使用光纤耦合器和反光介质。光纤端面与反光介质间距离在波长量级，光信号会发生多光束干涉效应，使回波信号相干增强或相消。利用压电器件控制光纤端面与反光介质间距，并对压电器件输入调制信号，在调制信号作用下间距发生同步变化，光纤回波信号将输出与调制信号对应的被调制的光强信号，实现对光信号的振幅调制。
全文摘要
一种基于回波干涉效应的光纤信号调制器。光纤中传输的光信号在光纤端面会发生菲涅耳反射产生回波。在光纤出射端面后如有反光介质，并且光纤端面与反光介质间距离在波长量级，光信号将会发生多光束干涉效应，使回波信号相干增强或相消，回波信号强度与间距大小有关。在利用压电器件控制光纤端面与反光介质间距，并对压电器件输入调制信号，在调制信号作用下间距发生同步变化，光纤回波信号将输出与调制信号对应的被调制的光强信号，实现光信号的振幅调制。这种调制器调制度高、制作工艺简单、价格低廉。并可与光纤直接连接，特别适用于全光纤光路中的光调制。
文档编号H04B10/12GK1828370SQ20061001336
公开日2006年9月6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, 牛凯, 贾峰, 满江伟, 王顺利, 王旭成, 陈平, 杨 嘉 申请人:南开大学