一种全光纤电光调制系统的制作方法

本发明涉及光纤通信和光纤传感领域，具体涉及一种全光纤电光调制系统。

背景技术：

在高速长距离通信中，外调制是最主要的调制方式，常用的外调制器有：电光晶体调制器、极化聚合物光调制器、半导体光调制器。调制器的主要原理是直接电光效应。有机聚合物电光材料具有的诸多优点，如：具有较低的相对介电常数，更易于实现高频特性；种类繁多选择余地大；具有很高的电光系数。这些优势使得聚合物电光材料成为电光调制器的最佳选择，但由于其稳定性差，损耗较大，暂时还没广泛应用。极化聚合物光调制器被称为下一代光调制器。

目前大多数电光调制系统使用的材料为铌酸锂，在装置运行过程中，光信号会从输入端耦合入铌酸锂，再耦合进入输出端。在这个过程中，由于是跨介质传输，因此存在着比较严重的插入损耗。同时，由于铌酸锂在室温下为固态，在需要特定形状的应用环境中，需要进一步的加工，提高了设备的造价。

调制器作为光传输网络中的关键器件影响着整个光通信系统，光电混合集成是未来光通信系统的必然趋势。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，满足日益增长的光子学器件实验和研发的需求，提供一种结构简单，可塑性强，性能稳定，广泛适用的全光纤电光调制系统。

为达到上述发明创造的目的，本发明采用如下技术方案：

一种全光纤电光调制系统，包括离子液体、铂电极、导线、直流稳压电源、双锥型光纤、u型槽，所述铂电极竖直放置于u型槽内壁两侧，并由导线与直流稳压电源相连接；将双锥型光纤锥区部分放置于u型槽中的两块铂电极之间；u型槽中盛放离子液体。

所述离子液体是一种由阴、阳离子构成的有机盐类，具有良好的导电性和透光性，是一种介质和软功能材料，同时其传输特性会随着外加电场的变化而改变。

本发明装置的工作原理为：离子液体是由含有阴、阳离子的有机盐类所合成，在室温状态下呈现液体形态。在无外加电场时，离子液体中的阴、阳离子会随意分布；而当在有外加电场时，阴、阳离子的分布情况在电场作用下重新排序，其中阴离子会逆电场方向而逐渐向正电极靠近，反之，阳离子则会顺电场方向而逐渐向负电极靠近，最终将达到平衡状态，从而使其对光的传输特性发生了变化；这时，电场的强度会影响平衡态时参与移动的离子数量。因此，在对离子液体施加电场时，离子液体的折射率会随之发生相应的变化。在双锥型光纤前端设有光源，在双锥型光纤后端设有光谱仪，当光信号通过双锥型光纤时，其锥腰表面部分将会耦合出倏逝波。而倏逝波又会对外界环境变化产生特定的响应，从而使得光信号的光谱产生相应的变化。在本发明的电光调制系统中，双锥形光纤的锥区部分完全浸没在离子液体中。当两片铂电极施加上电压后，双锥型光纤表面的倏逝波会受到离子液体折射率变化的影响，其光信号传输光谱图形会产生相应的改变，从而实现了光谱的调制。

本发明中使用熔融拉锥法，使光纤局部受热，再通过对受热部分两端施加拉力，使其直径变小，形成双锥形光纤。该双锥形光纤会使光纤中的光信号传输模式发生变化，而这些传输模式之间会发生相互耦合和干涉。同时，还会有一部分模式的光信号耦合到光纤的双锥形区表面形成倏逝波，并沿着锥形光纤表面进行传输，这部分光信号会受到环境因素的影响而改变。当倏逝波再次耦合回入光纤时，将会对光纤中传输的信号光产生一定的影响。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明装置采用离子液体作为调制介质。由于其在室温下呈液态，使得本装置的形状与大小可根据需要设定。同时离子液体具有成本低廉、可根据需要进行合成、良好的离子导电性及宽电化学窗口、以及高折射率和良好的传光性能等诸多有点。

本发明装置采用双锥型光纤结构紧凑、制作简单、成本低廉价。同时由于其性能优越且可控性强，因此可以代替很多昂贵复杂的光学器件并且能达到较好的效果。

本发明装置以光纤本身作为调制器的主体，可以直接嵌入光子学器件系统或光纤通信网络系统之中，与传统的调制器需要空间耦合光路相比，其损耗较小。

附图说明

图1是一种全光纤电光调制系统结构示意图。

图2是u型槽机构示意图。

图3是双锥型光纤结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行较详细的描述。

参见图1，一种全光纤电光调制系统，包括离子液体1、铂电极2、导线3、直流稳压电源4、双锥型光纤5、u型槽6，所述铂电极2竖直放置于u型槽6内壁两侧，并由导线3与直流稳压电源4相连接；将双锥型光纤5锥区部分放置于u型槽6中的两块铂电极4之间；u型槽6中盛放离子液体1。

在双锥型光纤5前端设有光源7，在双锥型光纤5后端设有光谱仪8，在光信号通过双锥型光纤5时，一部分光信号会沿着双锥型光纤5表面传输，形成倏逝波；倏逝波经不同电场强度作用下的离子液体1后，其光谱形状会发生改变，从而改变了光信号的光谱形状。

本实施例全光纤电光调制系统的工作过程如下：

当铂电极2施加上电压时，首先离子液体1中的阴、阳离子均匀分布的状态被打破，经过电场的作用，阴、阳离子分布将进行重新排序，使电势高的铂电极2附近大量聚集阴离子、电势低的铂电极2附近大量聚集阳离子。当阴、阳离子的移动达到平衡时，离子液体的光传输特性开始稳定。当信号光通过双锥形光纤5时，在其锥腰区表面将有部分信号光耦合出沿双锥型光纤传输的倏逝波，该倏逝波会受到离子液体1传输特性变化的影响，其光谱形状会发生变化。当倏逝波在双锥形光纤5末端耦合回入双锥形光纤5中时，倏逝波会与原有的部分光信号相互叠加，最终得到的输出光信号光谱会产生相应的改变。当稳压电源4在两铂电极2之间施加的电压以一定的频率稳定变化时，离子液体1中阴、阳离子的分布也会随之发生而有规律的变化，从而引起其光传输特性的规律性变化，最终会引起输出光信号光谱的规律性调制。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种全光纤电光调制系统，包括离子液体、铂电极、导线、直流稳压电源、双锥型光纤、U型槽，所述铂电极竖直放置于U型槽内壁两侧，并由导线与直流稳压电源相连接；将双锥型光纤锥区部分放置于U型槽中的两块铂电极之间；U型槽中盛放离子液体。离子液体中阴、阳离子的分布状态会随外加电场的强度和方向发生一定的变化，从而改变了离子液体的传输特性；锥型光纤表面传输的倏逝波会在环境因素的影响下，其光谱形状会发生改变，从而使得锥型光纤的输出光信号的光谱形状发生改变。本发明通过改变施加于系统中铂电极上的电压的强弱、方向来控制外加电场，可以得到光开关、电光调制等调制特性。

技术研发人员：陈振宜;蒋志红;王廷云;陈娜;庞拂飞;刘书朋
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2018.05.02
技术公布日：2018.11.06