一種電光調制裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供的一種電光調制裝置，包括半導體激光器、準直器、起偏器、驅動源模塊、電光調制晶體以及檢偏器。本裝置主要針對800nm波段，調制速率為100Mbps～500Mbps、最大光功率輸出大于0.5w。半導體激光器通過光纖和準直器相連接，通過準直器的激光經過起偏器后成為偏振光，偏振光通過電光調制晶體后得到調制，調制后的偏振光經過檢偏器后送至下級的使用單元。外部信號源和驅動源模塊用高頻同軸電纜相連接，外部信號源為驅動源模塊提供高頻、高功率方波交流信號，電光調制晶體和驅動源模塊通過行波電極用高頻同軸電纜連接，驅動源模塊輸出信號通過高頻同軸電纜和行波電極加到電光調制晶體，電光調制晶體光反饋信號實現對靜態工作點的實時控制。
【專利說明】
一種電光調制裝置
技術領域
[0001]本發明涉及調制技術，特別是一種電光調制裝置。
【背景技術】
[0002]電光調制技術是以一些晶體的電光效應為物理基礎，對光的相應參數進行調變的技術，其主要應用于光通信、光刻和激光雷達等領域。在空間光通信中，一般都采用激光作為信息傳輸的手段，但空間激光通信的鏈路距離非常遠，激光在大氣信道中的傳輸損耗很大，所以需要電光調制器的輸出光功率在幾百mw或幾W的數量級，這是現有光纖通信中的高速電光調制器件無法實現的，主要體現在其功率不夠大、速率不夠快。
【發明內容】
[0003]本發明提供一種電光調制裝置，解決其功率不夠大、速率不夠快的問題。
[0004]本發明通過以下技術方案解決上述問題:
[0005]—種電光調制裝置，包括半導體激光器、準直器、起偏器、驅動源模塊、電光調制晶體以及檢偏器;所述半導體激光器輸出端通過光纖和準直器的輸入端相連接;所述準直器的輸出端與起偏器的輸入端相連;所述起偏器的輸出端與電光調制晶體的一路輸入端相連;所述驅動源模塊的輸出端通過高頻同軸電纜與電光調制晶體的另一路輸入端相連;所述電光調制晶體的輸出端與檢偏器的輸入端相連;所述檢偏器的輸出端與外部光學天線相連;所述驅動源模塊的輸入端與外部信號源相連。
[0006]進一步地，所述驅動源模塊包括供電電源、靜態偏置自動控制電路、溫控電路、射頻功率放大集成子模塊。
[0007]進一步地，所述電光調制晶體采用鈮酸鋰晶體串聯結構，組合晶體的總尺寸為3X3 X40mrn，每塊晶體的尺寸為3 X 3 X 20_。
[0008]進一步地，所述起偏器和檢偏器均采用格蘭棱鏡，格蘭棱鏡通光面直徑最大可為10mm，消光比為10—5。
[0009]進一步地，所述半導體激光器采用SOOnm波段、最大輸出光功率4.5w的大功率半導體激光器作為光源，其輸出光功率連續可調。
[0010]進一步地，所述半準直器采用300mm的長光程自聚焦透鏡，經過自聚焦透鏡進行光束整形與壓縮后，自聚焦透鏡出口處可獲得最小為1.4mm的激光光斑，激光光束發散角全角最大為1.2°。
[0011]與現有技術相比，具有如下特點:
[0012]1、采用大功率、高速率電光調制技術直接調制能滿足空間激光通信需要的電光調制器;主要針對800nm波段，調制速率為10Mbps?500Mbps、最大光功率輸出大于0.5w
[0013]2、為提尚電光調制的輸出光功率，考慮了晶體的抗光損傷能力，米用尚效的光路結構，設計了長光程自聚焦透鏡，實現了準直器和光纖的高效藕合。為提高調制速率和有效降低半波電壓，對晶體提出了雙晶串聯的組合調制和橫向行波調制方式。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構原理框圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于這些實施例。
[0016]—種電光調制裝置，包括半導體激光器、準直器、起偏器、驅動源模塊、電光調制晶體以及檢偏器。所述半導體激光器輸出端通過光纖和準直器的輸入端相連接;所述準直器的輸出端與起偏器的輸入端相連;所述起偏器的輸出端與電光調制晶體的一路輸入端相連;所述驅動源模塊的輸出端通過高頻同軸電纜與電光調制晶體的另一路輸入端相連;所述電光調制晶體的輸出端與檢偏器的輸入端相連;所述檢偏器的輸出端與外部光學天線相連;所述驅動源模塊的輸入端與外部信號源相連。
[0017]半導體激光器采用800nm波段、最大輸出光功率4.5w的大功率半導體激光器作為光源，其輸出光功率連續可調。
[0018]準直器采用300mm左右的長光程自聚焦透鏡，因為半導體激光器輸出激光發散角很大，近場光斑難以壓縮，與調制器入射光瞳難以匹配，同時半導體激光器光束質量較差，為了實現激光通信的要求，需要具有高的藕合效率，高的調制深度和良好的光束質量。經過300mm的長光程自聚焦透鏡進行光束整形與壓縮后，自聚焦透鏡出口處可獲得最小為1.4mm的激光光斑，另外，激光光束發散角全角最大為1.2°。
[0019]起偏器和檢偏器均采用格蘭棱鏡，此棱鏡采用的是空氣隙(無粘結)結構，輸入一束無偏的光束，可以得到一束線偏振光(e光)，其透過率和偏光純度非常高，并覆蓋了吸收性黑色玻璃，其中部分產品還有逃逸窗口，因此非常適用于強激光系統。本發明采用的格蘭棱鏡通光面直徑最大可為10_，消光比為10—5，本發明的消光比是指通過偏振器后兩正交偏振光強度比。
[0020]驅動源模塊包括供電電源、靜態偏置自動控制電路、溫控電路、射頻功率放大集成子模塊。驅動源模塊和外部信號源配套，為電光調制晶體提供方波交流信號。射頻功率放大集成子模塊采用基于現有射頻集成功率放大器的二級負反饋放大技術和鎖相環穩頻技術，有效地克服了溫度、折射率變化等對調制器性能的影響，靜態偏置自動控制電路采用偏置電壓自動控制技術解決了溫度、干擾等因素對調制器靜態工作點的影響。
[0021]電光調制晶體采用鈮酸鋰晶體，該晶體的光學性能好、折射率均勻、電光系數大、半波電壓小、對調制光波透明度高、吸收和散射損耗小，并且在外電場作用下，晶體的折射率會發生變化。此外，該晶體要有較好的物理化學性質，如硬度、光損傷閥值、溫度影響等。應用單個電光調制晶體時，為達到一定的調制深度等參數，需要的半波電壓往往很高，所以可采用多個晶體串聯的形式，即構成組合調制器。但是晶體數量不應太多，否則造成透過率太低或電容太大，同時晶體數量的增加也增加了電極的設計難度，因此本發明電光調制晶體米用“雙晶串聯”結構，組合晶體的總尺寸為3 X 3 X 40mrn，每塊晶體的尺寸為3 X 3 X20mm ο
[0022]在高頻調制中，為了使用調制器能工作在更高的頻率，同時又能克服渡越時間的影響，本發明采用行波電光調制方式，該調制方式是將電場信號以行波的形式加到晶體上，使高頻調制電場以行波形式與光場相互作用，使光波與調制信號在晶體內始終具有相同的相速度，這樣，光波波前在通過整個晶體過程中經歷的調制電壓是相同的，所以可以消除渡越時間的影響。由于大多數傳輸線中的高頻電場主要是橫向分布的，所以本發明的行波調制主要采用橫向調制方式。
[0023]本發明的工作過程為:半導體激光器通過光纖和準直器相連接，準直器采用自聚焦透鏡，電光調制晶體采用“雙晶串聯”結構，由準直器發射的激光經過起偏器后成為偏振光，偏振光通過電光調制晶體后得到調制，調制后的偏振光經過檢偏器后送至下級的使用單元，電光調制晶體和驅動源模塊通過行波電極用高頻同軸電纜連接，外部信號源和驅動源模塊用高頻同軸電纜相連接，外部信號源為驅動源模塊提供高頻、高功率方波交流信號，驅動源模塊輸出信號通過高頻同軸電纜和行波電極加到電光調制晶體，電光調制晶體光反饋信號實現對靜態工作點的實時控制，驅動源模塊和外部信號源配套，為電光調制晶體提供方波交流信號。
【主權項】
1.一種電光調制裝置，其特征在于: 包括半導體激光器、準直器、起偏器、驅動源模塊、電光調制晶體以及檢偏器； 所述半導體激光器輸出端通過光纖和準直器的輸入端相連接;所述準直器的輸出端與起偏器的輸入端相連;所述起偏器的輸出端與電光調制晶體的一路輸入端相連;所述驅動源模塊的輸出端通過高頻同軸電纜與電光調制晶體的另一路輸入端相連;所述電光調制晶體的輸出端與檢偏器的輸入端相連;所述檢偏器的輸出端與外部光學天線相連;所述驅動源模塊的輸入端與外部信號源相連。2.根據權利要求1所述的一種電光調制裝置，其特征在于:所述驅動源模塊包括供電電源、靜態偏置自動控制電路、溫控電路、射頻功率放大集成子模塊。3.根據權利要求1所述的一種電光調制裝置，其特征在于:所述電光調制晶體采用鈮酸鋰晶體串聯結構，組合晶體的總尺寸為3 X 3 X 40mrn，每塊晶體的尺寸為3 X 3 X 20mm。4.根據權利要求1所述的一種電光調制裝置，其特征在于:所述起偏器和檢偏器均采用格蘭棱鏡，格蘭棱鏡通光面直徑最大可為10_，消光比為10一5。5.根據權利要求1所述的一種電光調制裝置，其特征在于:所述半導體激光器采用800nm波段、最大輸出光功率4.5w的大功率半導體激光器作為光源，其輸出光功率連續可調。6.根據權利要求1所述的一種電光調制裝置，其特征在于:所述半準直器采用300mm的長光程自聚焦透鏡，經過自聚焦透鏡進行光束整形與壓縮后，自聚焦透鏡出口處可獲得最小為1.4mm的激光光斑，激光光束發散角全角最大為1.2°。
【文檔編號】G02F1/03GK106019642SQ201610669192
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年8月15日
【發明人】姚峰
【申請人】桂林創研科技有限公司