专利名称:一种超高频电光调制器或解调器的制作方法
本发明是在超高频段内对激光或普通光源进行调制和解调的多功能器件。
本发明旨在解决超高频电光调制器中晶体功耗过大的问题。利用KDP或DKDP晶体的PocKels效应，在超高频频率下对光进行调制。以往的技术(US 3200698)常常采用磁控管作为激励源，后来采用陶瓷三极管作为有源激励器件。但因调制频率在超高频段，欲想达到高的调制度，电光晶体消耗的电功率大，这就给超高频激励功率源的制作带来困难。
本发明的任务是研制在频率为500-600MHZ内实现连续可调的、高调制度的电光调制器与解调器，降低了电光晶体的半波电压，减少了电功率的消耗。
如附图所示，令此同轴型谐振腔工作在TEM模，同时把晶体放在腔内的外导体(7)和内导体(9)之间的高阻抗区内，并令晶体光轴与电场方向E平行，每组晶体之间的X轴彼此成90°，即晶体(2)、(4)分别相对于晶体(1)、(3)绕光轴旋转90°。这样，晶体在光路上等效为串联，在电路上等效为并联。从而使调制电压降低一半，功耗将减少一半(腔内晶体数由两组两块，增加到两组四块)或减少 3/4 倍(腔内的晶体数为两块，但分别担任调制与解调功能的晶体，按图1排成光路上串联，使这组晶体同时实现光的调制与解调。)对于分立的两组(四块)晶体而言(见图2)。用于解调的第Ⅱ组晶体(3)、(4)的光轴方向与实现光调制的第Ⅰ组晶体(1)、(2)的光轴方向，相对于入射线的偏振光的传播方向而言，彼此相差π。
本发明的要点，概述如下1.腔体参数选择由微波长线理论可知，当传输线的电纳与晶体的电纳共轭时，则谐振。同时由于在腔内高阻抗区内、外导体之间放进了大介电常数的电光晶体，可以认为谐振腔内横截面如同用同样厚度为d的晶体等效，那么其共振长度(即内导体长度l)为
式中Λ、εr分别代表超高频段的无线电波在真空中的波长、晶体的相对介电常数。同时必须兼顾功率与电压负载以及抑止高次模的产生，对内、外导体的直径选取适当值，使腔工作在TEM模。
2.众所周知，对称点群42m类电光晶体KDP(KH2PO4)、DKDP(KD2PO4)，如果在晶体中加一电场，令其电场方向E与晶体的光轴方向Z平行时，经过坐标变换，可得到方程X′2( 1/(n0) +γ63EZ)+y′2( 1/(n0) -γ63EZ)+ (Z2)/(ne) =1式中no、ne、γ63、Ez分别代表在晶体中O光折射率、e光折射率、晶体的电光系数、电场在z方向的分量。由此方程可知，当两个晶体均是Z切割时，其中一块晶体中的感应轴X′轴与y′轴互换位置，总的位相延迟加倍，换言之，晶体的半波电压减少一半。
3.晶体采用园柱形电极，在晶体中的电场分布比较均匀，同时与内导体的接触采用球形结构，实现良好的电接触。
4.采用本发明的方法和技术后，可使晶体消耗的超高频电功率减少到原来的 1/2 或 1/4 。在电光晶体内消耗的峰值功率P峰为P峰＝2πf·c·v2·tgδ式中f、c、v、tgδ分别为调制频率、晶体电容、晶体的半波电压、晶体损耗角正切值。由此式可知①当晶体的半波电压V减少一半，而晶体电容C增加一倍(腔内晶体数由一组两块变为两组四块，由两组晶体分别担任光的调制与解调功能)时，在晶体内消耗的电功率将减少一半;
②当晶体的半波电压V减少一半，而腔内晶体数不变，其C也不变，则在电光晶体内的功耗将降至原来的 1/4 。显见，将使超高频(500-600MHZ)激励源制造的难度大为减小，改善了腔体工作条件，可提高器件的稳定性与可靠性，它可应用于高精度激光测距、激光通信、激光锁模等方面。
图1为超高频电光调制器或解调器示意图。这是由内导体9和外导体7组成的他激式同轴型谐振腔，1、2为电光晶体(KDP或DKDP)。用微波陶瓷三极管10在腔内激发强的超高频信号，用活塞块8和调谐棒6组成的阻抗调谐机构实现频率的粗调，5为频率微调机构。
图2为实施该发明的模拟试验方框图。入射光通过起偏器P1后变为线偏振光，穿过调制晶体1、2后变成椭园偏振光，被调制的光束射向远方可移动棱镜11。然后经过三个转向直角棱镜，再次进入谐振腔通过晶体3、4后，穿过与起偏器P1的振动方向垂直的检偏器P2后，到达光电倍增管PM。当移动棱镜11时，在示波器12上可以观察到被解调的信号。
权利要求
1.一种工作在超高频频率下的电光调制器或解调器。其特征在于同轴腔内的高阻抗区放置了一组或两组Z切割的KDP或DKDP晶体，每组两块分别放置在内导体两侧，晶体按光路上串联的形式放置，使分别或同时具备调制或解调的功能。
2.按权利要求
1，其特征在于起调制或解调作用两组Z切割的电光晶体的光轴与电场方向平行，每组晶体中的一个晶体相对于另一个晶体绕光轴旋转90°。
专利摘要
本发明为一种超高频电光调制器或解调器。它是利用电光晶体(KDP或DKDP)在超高频电场作用下实现对激光或普通光源进行调制或解调的功能器件。它把一组或两组电光晶体放在腔内适当位置，利用同轴型谐振腔的电场分布和电光晶体的特性，使调制或解调的功耗降低一半或一半以上，从而达到超高频激励源在小功率下工作的目的。这样，使调制光的相位均匀性、温度特性均得到改善，提高了器件的稳定性和可靠性。本发明可应用于高精度激光测距、激光通信、激光锁模等方面。
文档编号G02F2/00GK85104407SQ85104407
公开日1986年7月2日 申请日期1985年4月1日
发明者古平北, 孙照炜, 朱成章 申请人:国家地震局地震研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan