光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其光纖激光器的輸出端與光纖分路器的輸入端相連；光纖分路器的第一輸出端連接調(diào)制器的一個(gè)輸入端，該調(diào)制器的另一個(gè)輸入端與外部的RF信號(hào)發(fā)生器相連，該調(diào)制器的輸出端連接光纖合路器的一個(gè)輸入端；光纖分路器的第二輸出端連接光纖合路器的另一個(gè)輸入端；光纖延遲線串接在調(diào)制器的輸出端和光纖合路器的一個(gè)輸入端之間或光纖延遲線串接在光纖分路器的第二輸出端和光纖合路器的另一個(gè)輸入端之間；光纖合路器的輸出端連接光電探測(cè)器的輸入端。本實(shí)用新型能夠通過(guò)光纖延遲線實(shí)現(xiàn)相位控制，補(bǔ)償參考光與信號(hào)光支路間的相位差來(lái)提高接收靈敏度、信噪比及系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域，具體涉及一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光及光纖技術(shù)的飛速發(fā)展，使得相干光通信實(shí)現(xiàn)了又一次重要的飛躍，不僅在光通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，在其他領(lǐng)域如傳感、信號(hào)處理等也有很廣的應(yīng)用。由于良好的濾波性能、頻帶利用率高、接收靈敏度高等優(yōu)勢(shì)，使其成為滿(mǎn)足通信終端高要求、解決光通信瓶頸的有效手段。相干光探測(cè)系統(tǒng)(參見(jiàn)圖1)其輸出信號(hào)滿(mǎn)足:
hr =ayjd cos[(w> _ω/.ν + (φ> _Ψ/.)],該公式成立的條件為信號(hào)光與參考光的波前在整個(gè)
探測(cè)器光敏面上必須保持相同的頻率和相位關(guān)系。按探測(cè)方式，相干光探測(cè)系統(tǒng)可分為零差探測(cè)和外差探測(cè)。當(dāng)信號(hào)光與參考光頻率不等，即古O時(shí)，稱(chēng)之為外差探測(cè)；當(dāng)兩者相等，即ω s- ω L=0時(shí)，稱(chēng)之為零差探測(cè)。零差的探測(cè)靈敏度比外差高3dB，且激光為同源，激光特性參數(shù)和光學(xué)匹配便于控制，不論是為了滿(mǎn)足相干光探測(cè)輸出信號(hào)公式成立的必要條件，還是為了采用更高效簡(jiǎn)便的零差探測(cè)，保持信號(hào)光與參考光之間相位的一致對(duì)于相干光探測(cè)的實(shí)現(xiàn)和性能的提升都起到了至關(guān)重要的作用。然而在常規(guī)激光通信信號(hào)傳輸?shù)倪^(guò)程中存在光程差異，將不可避免的會(huì)引入一定的相位變化，當(dāng)激光頻率一致的情況下，最終的探測(cè)結(jié)果將取決于相位的變化。隨著兩路光信號(hào)相位差在O?2π之間變化，相干探測(cè)輸出信號(hào)會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，系統(tǒng)的接收靈敏度、信噪比和輸出信號(hào)的穩(wěn)定性等參數(shù)將受到不同程度的影響。如何進(jìn)行相位的控制，成為信號(hào)傳輸接收的關(guān)鍵。由于光的頻率極高，其具體的相位無(wú)法精確控制，而通過(guò)相位與時(shí)間的映射關(guān)系，采用傳輸時(shí)間控制來(lái)替代相位控制相對(duì)簡(jiǎn)單得多。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其能夠通過(guò)控制相位，補(bǔ)償參考光與信號(hào)光支路間的相位差來(lái)提高接收靈敏度、信噪比及系統(tǒng)輸出穩(wěn)定性。
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，主要由光纖激光器、光纖分路器、調(diào)制器、光纖延遲線、光纖合路器和光電探測(cè)器組成；其中光纖激光器的輸出端與光纖分路器的輸入端相連；光纖分路器的第一輸出端連接調(diào)制器的一個(gè)輸入端，該調(diào)制器的另一個(gè)輸入端與外部的RF信號(hào)發(fā)生器相連，該調(diào)制器的輸出端連接光纖合路器的一個(gè)輸入端；光纖分路器的第二輸出端連接光纖合路器的另一個(gè)輸入端；光纖延遲線串接在調(diào)制器的輸出端和光纖合路器的一個(gè)輸入端之間或光纖延遲線串接在光纖分路器的第二輸出端和光纖合路器的另一個(gè)輸入端之間；光纖合路器的輸出端連接光電探測(cè)器的輸入端。
[0006]為了調(diào)節(jié)兩支路信號(hào)光功率，以選擇合適的分光比，上述系統(tǒng)所述光纖分路器的第一輸出端上和第二輸出端上接有衰減器。
[0007]上述系統(tǒng)中，所述光纖激光器為中心頻率是1550nm的單頻激光器。
[0008]上述系統(tǒng)中，所述光纖合路器為保偏光纖耦合器。
[0009]上述系統(tǒng)中，所述光電探測(cè)器的輸出端上還接有頻譜分析儀和示波器。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用外調(diào)制方法，在激光發(fā)射光路上實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制，減小激光諧振腔瞬時(shí)過(guò)程帶來(lái)的許多不利因素，保證激光器的頻率穩(wěn)定性，有利于提高調(diào)制速率、增加傳輸距離，同時(shí)便于相位控制的處理。并且采用保偏光纖耦合器對(duì)兩路信號(hào)進(jìn)行合路混頻，使兩路信號(hào)的偏振態(tài)保持一致，有利于減小偏振波動(dòng)帶來(lái)的輸出信號(hào)起伏。此為，本實(shí)用新型的核心改進(jìn)點(diǎn)之一是在相干光探測(cè)系統(tǒng)中采用光纖延遲線進(jìn)行相位控制，改進(jìn)了傳統(tǒng)無(wú)相位控制的相干探測(cè)系統(tǒng)中混頻信號(hào)相位差的隨機(jī)性，極大提高了相干探測(cè)信號(hào)輸出的確定性，將難以精確控制的相位轉(zhuǎn)換為時(shí)間控制，通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)傳輸光程來(lái)控制相位延遲，補(bǔ)償在傳輸過(guò)程中不可避免的相位變化，微調(diào)信號(hào)光與參考光之間的相位差，使參與混頻的兩路光信號(hào)滿(mǎn)足一定的相位關(guān)系，有利于提高混頻效率和探測(cè)靈敏度，提升了相干光探測(cè)的性能，增強(qiáng)其在光纖通信中的應(yīng)用價(jià)值。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為相干光探測(cè)原理圖；
[0012]圖2為一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)示意圖；
[0013]圖3為另一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:
[0015]一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)如圖2所示，其主要由光纖激光器、光纖分路器、調(diào)制器、光纖延遲線、保偏光纖耦合器和光電探測(cè)器組成。其中光纖激光器的輸出端與光纖分路器的輸入端相連。光纖分路器的第一輸出端連接調(diào)制器的一個(gè)輸入端，該調(diào)制器的另一個(gè)輸入端與外部的RF信號(hào)發(fā)生器相連，該調(diào)制器的輸出端經(jīng)光纖延遲線連接保偏光纖耦合器的一個(gè)輸入端。光纖分路器的第二輸出端直接連接保偏光纖耦合器的另一個(gè)輸入端。保偏光纖耦合器的輸出端連接光電探測(cè)器。
[0016]中心頻率為1550nm的單頻激光器產(chǎn)生的激光信號(hào)經(jīng)過(guò)I X 2光纖分路器分為兩路，一路作為信號(hào)光支路，與調(diào)制器的輸入端相連，外部輸入的射頻電信號(hào)與調(diào)制器的另一個(gè)輸入端相連。調(diào)制器的輸出端接入光纖延遲線的輸入端。光纖分路器分出的另一路作為參考光支路，作為相位參考，該信號(hào)與光纖延遲線輸出的已調(diào)信號(hào)同時(shí)接入保偏光纖耦合器，其輸出端與光電探測(cè)模塊相連。
[0017]為了能夠調(diào)節(jié)兩支路信號(hào)光功率，以選擇合適的分光比，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述光纖分路器的第一輸出端上和/或第二輸出端上接有衰減器。此外，光電探測(cè)器的輸出端上還接有頻譜分析儀對(duì)射頻信號(hào)頻域進(jìn)行跟蹤測(cè)量和/或接有示波器對(duì)對(duì)射頻信號(hào)波形進(jìn)行顯示。
[0018]上述探測(cè)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)方法，包括如下步驟:
[0019](I)采用光纖激光器產(chǎn)生連續(xù)的激光光束；在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案實(shí)例中，所述激光光束由中心頻率1550nm的單頻激光器產(chǎn)生；
[0020](2)光分路器將激光光束將步驟(I)中產(chǎn)生的激光光束分為兩路，形成相干光探測(cè)中的信號(hào)光和參考光；可根據(jù)需要再在光纖分路器的第一輸出端上和/或第二輸出端上加入衰減器，調(diào)節(jié)兩支路信號(hào)光功率，以選擇合適的分光比；
[0021](3)信號(hào)光支路的激光光束與外部輸入的射頻信號(hào)在調(diào)制器中相互作用，實(shí)現(xiàn)信息的加載；
[0022](4)信號(hào)光支路已加載信息的激光光束，接入光纖延遲線對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行延遲，對(duì)信號(hào)的傳輸光程進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相位的控制補(bǔ)償，參照參考光相位，以得到適合最佳探測(cè)的相位差，提高相干混頻效率及接收靈敏度；
[0023](5)獲得一定相位差的兩支路光信號(hào)進(jìn)入光纖合路器進(jìn)行相干混頻；在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案案例中，光纖合路器采用保偏光纖耦合器，以保持兩支路光信號(hào)偏振態(tài)的
一致；
[0024](6)光電探測(cè)模塊對(duì)混頻后的信號(hào)進(jìn)行光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并采用頻譜分析儀對(duì)射頻信號(hào)頻域進(jìn)行跟蹤測(cè)量和采用示波器對(duì)光電探測(cè)器輸出的射頻信號(hào)波形進(jìn)行顯
/Jn ο
[0025]實(shí)施例2:
[0026]一種光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)如圖3所示，其主要由光纖激光器、光纖分路器、調(diào)制器、光纖延遲線、光纖合路器和光電探測(cè)器組成。其中光纖激光器的輸出端與光纖分路器的輸入端相連。光纖分路器的第一輸出端連接調(diào)制器的一個(gè)輸入端，該調(diào)制器的另一個(gè)輸入端與外部的RF信號(hào)發(fā)生器相連，該調(diào)制器的輸出端直接連接光纖合路器的一個(gè)輸入端。光纖分路器的第二輸出端通過(guò)光纖延遲線連接光纖合路器的另一個(gè)輸入端。光纖合路器的輸出端連接光電探測(cè)器。
[0027]中心頻率為1550nm的單頻激光器產(chǎn)生的激光信號(hào)經(jīng)過(guò)I X 2光纖分路器分為兩路，一路作為信號(hào)光支路，與調(diào)制器的輸入端相連，外部輸入的射頻電信號(hào)與調(diào)制器的另一個(gè)輸入端相連。調(diào)制器的輸出端接入光纖延遲線的輸入端。光纖分路器分出的另一路作為參考光支路，作為相位參考，該信號(hào)與光纖延遲線輸出的已調(diào)信號(hào)同時(shí)接入保偏光纖耦合器，其輸出端與光電探測(cè)模塊相連。
[0028]為了能夠調(diào)節(jié)兩支路信號(hào)光功率，以選擇合適的分光比，在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中，所述光纖分路器的第一輸出端上和/或第二輸出端上接有衰減器。此外，光電探測(cè)器的輸出端上還接有頻譜分析儀對(duì)射頻信號(hào)頻域進(jìn)行跟蹤測(cè)量和/或接有示波器對(duì)對(duì)射頻信號(hào)波形進(jìn)行顯示。
[0029]上述探測(cè)系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)方法，包括如下步驟:
[0030](I)采用光纖激光器產(chǎn)生連續(xù)的激光光束；在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案實(shí)例中，所述激光光束由中心頻率1550nm的單頻激光器產(chǎn)生；
[0031](2)光分路器將激光光束將步驟(I)中產(chǎn)生的激光光束分為兩路，形成相干光探測(cè)中的信號(hào)光和參考光；可根據(jù)需要再在光纖分路器的第一輸出端上和/或第二輸出端上加入衰減器，調(diào)節(jié)兩支路信號(hào)光功率，以選擇合適的分光比；
[0032](3)信號(hào)光支路的激光光束與外部輸入的射頻信號(hào)在調(diào)制器中相互作用，實(shí)現(xiàn)信息的加載；[0033](4)參考光支路的激光光束，接入光纖延遲線對(duì)該路信號(hào)進(jìn)行延遲，對(duì)信號(hào)的傳輸光程進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)相位的控制補(bǔ)償，參照信號(hào)光支路的光相位，以得到適合最佳探測(cè)的相位差，提高相干混頻效率及接收靈敏度；
[0034](5)獲得一定相位差的兩支路光信號(hào)進(jìn)入光纖合路器進(jìn)行相干混頻；在本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方案案例中，光纖合路器采用保偏光纖耦合器，以保持兩支路光信號(hào)偏振態(tài)的
一致；
[0035](6)光電探測(cè)模塊對(duì)混頻后的信號(hào)進(jìn)行光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，并采用頻譜分析儀對(duì)射頻信號(hào)頻域進(jìn)行跟蹤測(cè)量和采用示波器對(duì)光電探測(cè)器輸出的射頻信號(hào)波形進(jìn)行顯
/Jn ο
【權(quán)利要求】
1.光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:主要由光纖激光器、光纖分路器、調(diào)制器、光纖延遲線、光纖合路器和光電探測(cè)器組成；其中光纖激光器的輸出端與光纖分路器的輸入端相連；光纖分路器的第一輸出端連接調(diào)制器的一個(gè)輸入端，該調(diào)制器的另一個(gè)輸入端與外部的RF信號(hào)發(fā)生器相連，該調(diào)制器的輸出端連接光纖合路器的一個(gè)輸入端；光纖分路器的第二輸出端連接光纖合路器的另一個(gè)輸入端；光纖延遲線串接在調(diào)制器的輸出端和光纖合路器的一個(gè)輸入端之間或光纖延遲線串接在光纖分路器的第二輸出端和光纖合路器的另一個(gè)輸入端之間；光纖合路器的輸出端連接光電探測(cè)器的輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖分路器的第一輸出端上和第二輸出端上接有衰減器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖激光器為中心頻率是1550nm的單頻激光器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光纖合路器為保偏光纖稱(chēng)合器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖延遲線相位控制的相干光探測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光電探測(cè)器的輸出端上還接有頻譜分析儀和/或示波器。
【文檔編號(hào)】G01J9/02GK203587230SQ201320674518
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日
【發(fā)明者】何寧, 龔雨心, 黃靈鷺, 廖欣, 馮太琴, 張雷 申請(qǐng)人:桂林電子科技大學(xué)