专利名称：高热稳定性电光调制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤通信器件领域，具体而言，是对电光调制器进行结构优化设计。
背景技术：
电光调制器是利用某些晶体材料在外加电场的作用下所产生的电光效应而制成的器件，利用泡克耳斯电光效应制成的调制器可分为纵向和横向两种。在纵向调制器中，电场方向平行于光的传播方向，因此需要透明的或环形的电极，制作和使用时引起不便。横向调制器的电场垂直于光传播的方向，因而避免了在光路中放置电极的问题。但对于后者，自然双折射有较大的影响，随着度的变化，它可以使调制器的工作点移动，甚至无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于，为了防止温度变化引起的电光调制器工作点漂移，对调制器的结构进行了优化设计，消除了自然双折射的影响，使得电光调制器具有了更好的温度稳定性。
一种高热稳定性电光调制器，其特征在于依次由起偏器，第一块电光晶体，半波片，第二块电光晶体，检偏器组成，第一块电光晶体和第二块电光晶体同时与电信号调制器相连，其中起偏器1的通光方向与电光晶体的光轴成π/4+mπ的夹角，其中m为整数，半波片的光轴与起偏器的通光方向相互平行，第二块电光晶体与第一块电光晶体完全相同但光轴方向相反，检偏器的通光方向与起偏器的通光方向相互垂直。这样一来，在第一块电光晶体中的寻常光和非寻常光，经过半波片后偏振方向旋转π/2，进入第二块电光晶体后变为非寻常光和寻常光。由于两块电光晶体的长度相等，所以不管哪种偏振状态的光，由于光传播速度不同引起的自然双折射都可以相互抵消。同时，由于两块电光晶体的光轴方向相反，所以两块电光晶体上的电场方向相互反向。这样，电场在两块电光晶体中引起的电致双折射产生的相位差是相加的，而不会相互抵消。
为了使光强信号与电信号具有较好的线性关系，可在第一块电光晶体和第二块电光晶体上施加直流偏压，偏压的大小为(1/2+n)Uπ，其中n为整数，Uπ为两块电光晶体的总体半波电压。或者在起偏器和检偏器之间设置一个四分之一波片，四分之一波片的光轴与电光晶体的光轴方向相互平行。
本发明的有益效果它消除了不同偏振光在调制器中的自然双折射的影响，使调制器具有更好的温度稳定性。
图1是本发明优化设计的组合电光调制器的整体结构示意图。
图2是本发明中优化组合结构中的光路示意图。
图3是调制器处在不同静止工作点时的透光率与调制电压(相位差)的关系。
图4是为了使电光调制器工作在线性工作点上，通过施加直流偏压的方法来实现的优选实施方案。
图5是为了使电光调制器工作在线性工作点上，通过在电光调制器中放置一个四分之一波片的方法来实现的优选实施方案。
图中标号名称1.起偏器，2.电光晶体，3.半波片，4.电光晶体，5.检偏器，6.电信号调制器，7.直流偏压1/2Uπ，8.四分之一波片。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明的原理做详细说明。
在电光晶体中，寻常光与非寻常光，即o光和e光的传播速度不同，而且折射率随着温度的变化亦不相同。所以温度变化时，自然双折射会产生变化，它会导致调制器无法正常工作。在图1中，起偏器1的通光方向与电光晶体2的光轴成π/4+mπ(m为整数)夹角，光线经过起偏器1后进入电光晶体2，分为o光和e光。当光通过半波片3后，光的偏振方向旋转π/2+2mπ(m为整数)。于是，在第一块电光晶体2中平行于光轴c的e光，进入第二块电光晶体4就变为偏振方向垂直于c轴的o光了。为清楚起见，图2中把o光和e光分开来画。由图2可见，同样道理，在第一块电光晶体2中的o光，进入第二块电光晶体4后就变为e光了。当光线从第二块电光晶体4射出时，由于两块电光晶体的长度相等，所以由于不同偏振光的传播速度不同引起的相位差相互抵消了，自然双折射被完全消除。由外电场引起的相位差与施加的电场方向有关，如图1所示，两块电光晶体的光轴方向相反，因而电信号调制器6加在两块电光晶体上的电场是反向的。这样，电致双折射在两块晶体中产生的相位差相互叠加。
两块电光晶体中电致双折射产生的相位差为其中λ为光波波长，l为每块晶体的长度，d为电极间距，γ有效电光系数，U为调制电压，no为寻常光折射率。使相位差δ变化π所需电压，也就是使调制器的透射光强从最小值变为最大值所需电压，称为半波电压，可表示为调制器的透光率可表示为这里Io为入射光强。由图3可知，在Mo点，光强信号与调制电信号为非线性关系，造成调制器的输出信号失真。在U＝1/2Uπ附近，透射光强与调制电压有较好的线性关系，调制光强深度Im与调制电压U的关系可表示为为了使电光调制器工作在Mo′点，如图4所示，可以在电光晶体上施加Uπ/2的直流偏压7。这样，光强的变化就能正确的反映出电信号变化。如不施加直流偏压，则可在电光调制器中放置一个四分之一波片8，如图5所示。这样也可以使相位差δ变化π/2，同样可以把静止工作点移动到Mo′的线性工作部分。
权利要求
1.一种高热稳定性电光调制器，其特征在于依次由起偏器(1)，第一块电光晶体(2)，半波片(3)，第二块电光晶体(4)，检偏器(5)组成，第一块电光晶体(2)和第二块电光晶体(4)同时与电信号调制器(6)相连，其中起偏器1的通光方向与电光晶体(2)的光轴成π/4+mπ的夹角，其中m为整数，半波片(3)的光轴与起偏器(1)的通光方向相互平行，第二块电光晶体(4)与第一块电光晶体(2)完全相同但光轴方向相反，检偏器(5)的通光方向与起偏器(1)的通光方向相互垂直。
2.根据权利要求1所述的高热稳定性电光调制器，其特征在于，第一块电光晶体(2)和第二块电光晶体(4)上施加直流偏压，偏压的大小为(1/2+n)Uπ，其中n为整数，Uπ为两块电光晶体的总体半波电压。
3.根据权利要求1所述的高热稳定性电光调制器，其特征在于，在起偏器(1)，和检偏器(5)之间有一个四分之一波片(8)，四分之一波片(8)的光轴与电光晶体的光轴方向相互平行。
全文摘要
一种高热稳定性电光调制器，涉及光纤通信器件领域。它是在两个正交偏振器间放置两块特性和尺寸完全相同的电光晶体，两电光晶体光轴方向相反，在两块电光晶体间插入一个半波片。第一块电光晶体中的寻常光和非寻常光，经过半波片进入第二块电光晶体后变为非寻常光和寻常光。这样，自然双折射被完全消除，而电致双折射产生的相位差是相加的。为了使调制器工作在线性区，可在电光晶体上施加直流偏压，也可在两个偏振器间某一位置插入一个四分之一波片。此种结构的调制器消除了自然双折射的影响，使得电光调制器具有了更好的温度稳定性。
文档编号G02F1/01GK101216616SQ200810019020
公开日2008年7月9日 申请日期2008年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者赫崇君 申请人:南京航空航天大学