專利名稱：基于多光束干涉效應(yīng)的新型光纖信號(hào)調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖系統(tǒng)中傳輸光信號(hào)的調(diào)制方法，屬光信號(hào)處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
光調(diào)制技術(shù)作為光通信領(lǐng)域中必不可少的一環(huán)，近年來(lái)隨著全球通信產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，已不斷成熟和完善?，F(xiàn)代光纖系統(tǒng)主要使用兩類調(diào)制器，一種是依賴于一定平面波導(dǎo)載光方式改變的電光調(diào)制器，另一種是內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于激光器的半導(dǎo)體二極管電吸收調(diào)制器。電光調(diào)制器主要基于壓電晶體(如鈮酸鋰晶體)的線性電光效應(yīng)；電吸收半導(dǎo)體調(diào)制器是一個(gè)加反向偏壓的半導(dǎo)體二極管。電吸收半導(dǎo)體調(diào)制器與電光調(diào)制器一樣，均為偏振敏感器件；電光調(diào)制器的數(shù)字傳輸調(diào)制速率較高，而電吸收半導(dǎo)體調(diào)制器則可與光源相集成。以上兩類調(diào)制器均為偏振敏感器件，即對(duì)光信號(hào)的偏振狀態(tài)有相應(yīng)的條件要求。目前，在通信體系中主干網(wǎng)基本已升級(jí)至光網(wǎng)絡(luò)，分支通信網(wǎng)絡(luò)依然利用銅線互聯(lián)，因此光纖連接到戶成為下一階段光通信發(fā)展的重要課題。而需要指出的是目前常用的半導(dǎo)體調(diào)制器和鈮酸鋰調(diào)制器等均被建議用作主干網(wǎng)中光學(xué)網(wǎng)絡(luò)單元中的調(diào)制器，對(duì)于光纖到戶光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，他們具有價(jià)格昂貴、制作工藝比較復(fù)雜、性能不匹配等缺點(diǎn)。
在光纖信號(hào)傳遞過(guò)程中一對(duì)對(duì)接的光纖端面間，由于相干光信號(hào)在兩端面間的多光束干涉效應(yīng)，使得透射光信號(hào)強(qiáng)度在傳輸過(guò)程中相干增強(qiáng)或衰減，這種干涉是類似于法布里——珀羅干涉儀的多光束等傾干涉。一方面這種效應(yīng)在光纖信號(hào)傳輸中可以造成信號(hào)的損耗和噪聲，另一方面還可被有效的利用。本發(fā)明利用這種效應(yīng)研制一種新型的光纖信號(hào)調(diào)制器——基于多光束干涉效應(yīng)的光纖信號(hào)調(diào)制器。這種光纖信號(hào)調(diào)制器主要針對(duì)信號(hào)幅度調(diào)制，可應(yīng)用于光纖傳輸信號(hào)的調(diào)幅及光纖光源交流和脈沖信號(hào)輸出等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型的光纖信號(hào)調(diào)制器——基于多光束干涉效應(yīng)的光纖信號(hào)調(diào)制器。
在光纖系統(tǒng)中一對(duì)對(duì)接的光纖端面如有一定的間隙，光信號(hào)會(huì)發(fā)生多光束干涉效應(yīng)，使光信號(hào)在傳輸過(guò)程中相干增強(qiáng)或衰減，這種干涉是類似于法布里——珀羅干涉儀的多光束等傾干涉。傳輸?shù)较乱患?jí)光纖的透射光強(qiáng)I(t)隨端面間距的改變而增強(qiáng)或衰減，滿足公式I(t)＝I0/[1+Fsin2(δ/2)]。其中I0為上一級(jí)光纖輸入光強(qiáng)，F(xiàn)＝4R/(1-R)2，R為光纖端面處光波的反射率，δ＝4πλ-1n0dcosθ0。d為光纖端面間距，λ為信號(hào)光波長(zhǎng)，θ是光線的折射角。當(dāng)d取值使sin2(δ/2)＝0，即δ＝2kπ(k為整數(shù)，即k＝1，2，3…)時(shí)，透射光呈現(xiàn)最大值；反之，當(dāng)d取值使sin2(δ/2)＝1，δ＝(2k+1)π(k為整數(shù)，即k＝1，2，3…)時(shí)，透射光呈現(xiàn)最小值?？梢?jiàn)透射光強(qiáng)與對(duì)接光纖端面間距有關(guān)，當(dāng)兩級(jí)光纖端面間距發(fā)生變化時(shí)，I(t)隨間距變化相干增強(qiáng)或相干相消。當(dāng)光纖端面呈周期性變化時(shí)，回波信號(hào)也將呈周期性變化。本發(fā)明利用這一特性設(shè)計(jì)了一種基于多光束干涉效應(yīng)的光纖信號(hào)調(diào)制器。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是將一對(duì)光纖對(duì)接，上一級(jí)光纖輸入光信號(hào)，下一級(jí)光纖輸出光信號(hào)。調(diào)節(jié)光纖端面間距在傳輸光信號(hào)工作波長(zhǎng)量級(jí)，利用壓電器件控制光纖端面間距，并對(duì)壓電器件輸入調(diào)制信號(hào)，光纖端面間距隨調(diào)制信號(hào)同步變化，光信號(hào)在兩光纖端面間發(fā)生多光束干涉效應(yīng)，使得透射光強(qiáng)隨光纖端面間距的變化發(fā)生相應(yīng)的改變，光纖輸出端也將輸出與調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光纖傳輸光信號(hào)的振幅調(diào)制，輸入的信號(hào)可以是正弦、脈沖、開(kāi)關(guān)等信號(hào)。
本發(fā)明的有益效果是，這種調(diào)制方法主要針對(duì)信號(hào)幅度調(diào)制，可對(duì)光纖傳輸信號(hào)以及光纖光源直接連接進(jìn)行調(diào)制，特別適用于解決全光纖光路中的光調(diào)制問(wèn)題，制作工藝簡(jiǎn)單，使用非常方便。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是本發(fā)明的工作原理示意圖。
圖中1.上級(jí)光纖，2.下級(jí)光纖，3.上級(jí)光纖輸入端，4.上級(jí)光纖輸出端，5.下級(jí)光纖輸入端，6.下級(jí)光纖輸出端，7.陶瓷針，8.調(diào)制信號(hào)輸入端口，9.放大器，10.直流電源，11.微調(diào)裝置，12.壓電器件。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，將上級(jí)光纖(1)和下級(jí)光纖(2)裝入陶瓷針，陶瓷針芯徑與光纖外徑相同，可以保證上級(jí)光纖(1)和下級(jí)光纖(2)同軸并在陶瓷針中無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)。下級(jí)光纖(2)與壓電器件(12)粘合在一起。通過(guò)微調(diào)裝置(11)調(diào)節(jié)上級(jí)光纖輸出端(4)與下級(jí)光纖輸入端(5)間距，使其間距進(jìn)行粗逼近，上級(jí)光纖輸出端(4)與下級(jí)光纖輸入端(5)構(gòu)成干涉腔。激光由上級(jí)光纖輸入端(3)輸入，經(jīng)上級(jí)光纖輸出端(4)輸出，在下級(jí)光纖輸入端(5)端面部分光強(qiáng)被反射，部分光強(qiáng)透射，反射光在上級(jí)光纖輸出端(4)再次發(fā)生反射和透射，如此多次往復(fù)，所有在下級(jí)光纖輸入端(5)透射的光波發(fā)生多光束干涉，使下級(jí)光纖輸出端(6)出射光強(qiáng)相干增強(qiáng)或衰減。由調(diào)制信號(hào)輸入端口(8)輸入調(diào)制信號(hào)，經(jīng)放大器(9)放大，并加載到壓電器件(12)使其隨調(diào)制信號(hào)振蕩，上級(jí)光纖輸出端(4)與下級(jí)光纖輸入端(5)間距隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化，下級(jí)光纖輸出端(6)將輸出與調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的被調(diào)制的光強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的幅度調(diào)制。探測(cè)下級(jí)光纖輸出端(6)信號(hào)的調(diào)制效果，如果調(diào)制度不夠理想，利用直流電源(10)經(jīng)放大電器為壓電器件提供偏壓，進(jìn)一步調(diào)節(jié)上級(jí)光纖輸出端(4)與下級(jí)光纖輸入端(5)間距，改善調(diào)制度。間距在傳輸光信號(hào)工作波長(zhǎng)量級(jí)時(shí)，調(diào)制度將達(dá)到理想的效果。需要指出的是光纖端面需要用光纖切割機(jī)或切割刀進(jìn)行切割，以使光纖端面平整，以便上下兩級(jí)光纖端面比較嚴(yán)格的平行，這樣可以確保光束在光纖端面間發(fā)生理想的多光束干涉。
權(quán)利要求
一種新型的光纖信號(hào)調(diào)制器——基于多光束干涉效應(yīng)的光纖信號(hào)調(diào)制器。其特征是將一對(duì)光纖對(duì)接，上一級(jí)光纖輸入光信號(hào)，下一級(jí)光纖輸出光信號(hào)。利用多光束干涉效應(yīng)，使對(duì)接光纖端面間距隨調(diào)制信號(hào)同步變化，下一級(jí)光纖輸出與調(diào)制信號(hào)對(duì)應(yīng)的光強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)光纖傳輸光信號(hào)的振幅調(diào)制。
全文摘要
一種基于多光束干涉效應(yīng)的光纖信號(hào)調(diào)制器。在光纖系統(tǒng)中一對(duì)對(duì)接的光纖端面如有一定的間隙，光信號(hào)會(huì)發(fā)生多光束干涉效應(yīng)，使光信號(hào)在傳輸過(guò)程中相干增強(qiáng)或衰減，這種干涉是類似于法布里——珀羅干涉儀的多光束等傾干涉。在光纖端面間利用壓電器件控制光纖端面間距，并對(duì)壓電器件輸入調(diào)制信號(hào)，在調(diào)制信號(hào)作用下光纖端面間距發(fā)生相應(yīng)的變化，透射光強(qiáng)隨光纖端面間距的變化發(fā)生同步改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸光信號(hào)的振幅調(diào)制。該調(diào)制器原理簡(jiǎn)單、耦合方便、價(jià)格低廉，適用于全光纖光路中信號(hào)調(diào)制。
文檔編號(hào)H04B10/12GK1821834SQ20061001336
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月24日
發(fā)明者張?zhí)旌? 王旭成, 賈峰, 牛凱, 王順利, 滿江偉, 陳平, 楊 嘉 申請(qǐng)人:南開(kāi)大學(xué)