自由空间光通信apt系统及其实现方法_2

文档序号:8301317阅读:来源:国知局
所述光折变晶体与所述光电探测器之间增加光纤; 在步骤e与步骤f之间增加如下步骤:由所述光折变晶体出射的光束首先与所述光纤耦合,之后再入射所述光电探测器的光敏面。
[0015]所述步骤e中入射所述光折变晶体前表面的光束的光斑直径为15~30 μ m。
[0016]所述步骤g中在所述光折变晶体沿光轴方向上施加的电压为200~1000V。
[0017]步骤e中入射所述光折变晶体前表面的光束的光强为0.01-0.7 μ ff?
[0018]本发明所提供的自由空间光通信APT系统实现方法,自由空间光束首先被光学天线接收并聚焦,接着经半波片、偏振片后被调整为e光,之后入射光折变晶体。未在光折变晶体上施加电场时,光束在光折变晶体内自然衍射传播;此时光折变晶体的出射光斑较大,可粗略定位对准光电探测器的光敏面(或待耦合光纤)。当沿着光折变晶体的光轴施加电场时,光折变效应抑制衍射发散导致光束收缩。若光折变效应与衍射发散相平衡,则光折变空间亮光孤子形成,此时可精确定位接收元件(即光电探测器或光纤)。若光束发生偏移,则聚焦到光折变晶体前表面的光斑同时会发生位移,若位移没有超过光折变晶体前表面光斑的直径,那么原孤子波导仍然会传导一部分光能量,即接收元件仍然有信号输出,信号虽会减弱但不会中断。若位移超过了光折变晶体前表面光斑的直径,则信号将发生中断。为了纠偏同时避免信号中断,可采用两种方案来实时跟踪对准:一种是当光电探测器探测到原孤子位置处光强减小时,即实时将光折变晶体与光电探测器同步位移,使偏移后的光束继续沿光折变晶体内原孤子波导传输,即利用存储在光折变晶体内的原孤子波导实现瞬时对准;另一种是当光电探测器探测到原孤子位置处光强减小时,保持光折变晶体位置固定不动,使光电探测器实时跟踪光折变晶体出射光斑重心位置位移,直到偏移后的光束重新在光折变晶体内形成孤子波导,则对准完成。
[0019]本发明所提供的方法具有操作简便,易于控制,定位速度快,定位精准的优点,在光束发生偏移时,可快速恢复光通信,保证光信号的传输质量,实现对光束的精确跟踪定位。
【附图说明】
[0020]图1和图2是本发明中自由空间光通信APT系统的结构示意图。
[0021]图3是本发明中实验所用装置的结构示意图。
[0022]图4是未在光折变晶体上施加电场时,光束经光折变晶体自然衍射所得图像。
[0023]图5是沿光折变晶体光轴施加正向电场,在光折变晶体后表面所形成的空间亮光孤子的图像。
[0024]图6是光折变晶体逆着电场方向水平移动时,由光束分析仪所记录的光折变晶体后表面光斑的变化情况。
[0025]图7是光折变晶体沿着电场方向水平移动时,由光束分析仪所记录的光折变晶体后表面光斑的变化情况。
[0026]图8是光折变晶体垂直电场方向向下移动时,由光束分析仪所记录的光折变晶体后表面光斑的变化情况。
[0027]图9是光折变晶体垂直电场方向向上移动时,由光束分析仪所记录的光折变晶体后表面光斑的变化情况。
[0028]图10是光折变晶体偏移后光束在光折变晶体内新的位置重新收缩所形成的光折变空间光孤子的图像。
【具体实施方式】
[0029]实施例1,一种自由空间光通信APT系统。
[0030]如图1和图2所示,本发明所提供的自由空间光通信APT系统包括光学天线9、半波片2、偏振片3、光折变晶体5和光电探测器10。在光折变晶体5和光电探测器10之间还可以设置光纤11。
[0031]光学天线9可视为能接收自由空间某波长目标光微弱光辐射的物镜,图中以透镜的形式来表示。光学天线9用于接收(自由空间)信号光(一般为线偏振光)并对所接收到的信号光进行聚焦;光学天线9出射的光束首先经半波片2调节光束的偏振方向,之后通过旋转偏振片3将光束调整为偏振方向与光折变晶体5的光轴平行的e光(即非寻常光),将光束调整为e光的目的是为了使光束在光折变晶体5中获得较大的非线性效应。光学天线9到光折变晶体5前表面的距离为光学天线9的焦距,因此由偏振片3出射的、经光学天线9聚焦后的光束入射光折变晶体5的前表面。光折变晶体5的光轴如图中箭头所示,处于水平方向且垂直纸面向外。入射光折变晶体5前表面的光束的方向也在水平方向,且与光折变晶体5的光轴垂直。
[0032]在光折变晶体5上与其光轴垂直的、相对的两侧面上设置有电极板(图中未不出),电极板可通过电镀来实现。电极板连接高压电源,通过电极板可在光折变晶体5沿光轴方向施加电场,图中不出了电场的正负极。若未在光折变晶体5上施加电场,贝Ij光束在光折变晶体5内自然衍射,在光折变晶体5的后表面形成衍射光斑。通过电极板在光折变晶体5沿光轴方向施加电场,调节电场的强度,可使入射的光束在光折变晶体5内产生光折变效应,当光折变效应与衍射发散作用相平衡时,可在光折变晶体5的后表面形成(空间亮)光孤子,并在光折变晶体5内诱导形成波导。光束在光折变晶体5内沿所形成的波导传输,可减小信号光的衰减,保证信号光的传输质量。
[0033]对于图1所示情况,由光折变晶体5出射的光束入射光电探测器10的光敏面。对于如图2所示在光折变晶体5与光电探测器10之间存在光纤11的情况,由光折变晶体5出射的光束首先与光纤11耦合,短距离传输后再入射光电探测器10的光敏面。本发明中光电探测器10可以为光电二极管,光纤11可以为多模光纤。
[0034]光折变晶体5可以为Ce: SBN61、Ce: SBN75或La: Ce: SBN60等。在入射光束消失后,光折变晶体5内因光折变效应诱导形成的波导不会立即消失,而是可以持续(或称保持、维持、存储等)一段时间,所持续的时间一般视光折变晶体的不同而不同,例如:Ce:SBN75内的波导可以持续约5分钟,La:Ce:SBN60内的波导可以持续约0.5分钟,Ce:SBN61内的波导可以持续约3分钟。
[0035]正是由于光折变晶体5内因光折变效应诱导形成的波导具有维持一段时间的特性,因此,当因振动或气候等原因而导致光束发生偏移时,可以通过及时调整光折变晶体5和光电探测器10的位置(若存在光纤11,则光纤11的位置也一起同步调整),使偏移了的光束仍然沿光折变晶体5内原先形成的波导传输,从而可使削弱或中断了的光通信恢复正常。光折变晶体5位置的调整可通过在其底部设置三维调节底座来实现。
[0036]除了采用上述方式对偏移了的光束进行及时跟踪、定位外,还可以通过如下方式实现:保持光折变晶体5的位置固定不动(限于偏移后的光束仍然入射光折变晶体5内部,而不是光折变晶体5的边缘),由于入射光折变晶体5的光束发生了偏移,因此,光束在光折变晶体5内自然衍射传播,且从光折变晶体5的后表面出射衍射光斑,此时,调整光电探测器10的位置(若存在光纤11,则光纤11的位置也一起同步调整),使光电探测器10的光敏面对准由光折变晶体5后表面出射的衍射光斑,实现光束的粗略对准。由于光折变晶体5沿光轴方向施加有电场,因此光束在光折变晶体5内具有自适应性,即在一段时间(视光折变晶体、入射光强和外加电压的不同而不同)后会产生光折变效应,并诱导形成波导。当光束沿光折变晶体5内重新形成的波导传输出去后,再对光电探测器10 (和光纤11)的位置进行调整,使光电探测器10的光敏面对准由光折变晶体5后表面出射的光孤子光斑,实现光束的精确对准。
[0037]上述两种方式均可对偏移了的光束进行纠偏,以便实时跟踪、定位光束的传播方向,保证光信号的传输质量。
[0038]上面提到的光折变晶体内所形成的波导在光束消失后不会立
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1