光纤延迟线相位控制的相干光探测系统的利记博彩app
【专利摘要】本实用新型公开一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连；光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端连接光纤合路器的一个输入端；光纤分路器的第二输出端连接光纤合路器的另一个输入端；光纤延迟线串接在调制器的输出端和光纤合路器的一个输入端之间或光纤延迟线串接在光纤分路器的第二输出端和光纤合路器的另一个输入端之间；光纤合路器的输出端连接光电探测器的输入端。本实用新型能够通过光纤延迟线实现相位控制，补偿参考光与信号光支路间的相位差来提高接收灵敏度、信噪比及系统输出稳定性。
【专利说明】光纤延迟线相位控制的相干光探测系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光通信领域，具体涉及一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统。
【背景技术】
[0002]激光及光纤技术的飞速发展，使得相干光通信实现了又一次重要的飞跃，不仅在光通信领域得到了广泛的应用，在其他领域如传感、信号处理等也有很广的应用。由于良好的滤波性能、频带利用率高、接收灵敏度高等优势，使其成为满足通信终端高要求、解决光通信瓶颈的有效手段。相干光探测系统(参见图1)其输出信号满足:
hr =ayjd cos[(w> _ω/.ν + (φ> _Ψ/.)],该公式成立的条件为信号光与参考光的波前在整个
探测器光敏面上必须保持相同的频率和相位关系。按探测方式，相干光探测系统可分为零差探测和外差探测。当信号光与参考光频率不等，即古O时，称之为外差探测；当两者相等，即ω s- ω L=0时，称之为零差探测。零差的探测灵敏度比外差高3dB，且激光为同源，激光特性参数和光学匹配便于控制，不论是为了满足相干光探测输出信号公式成立的必要条件，还是为了采用更高效简便的零差探测，保持信号光与参考光之间相位的一致对于相干光探测的实现和性能的提升都起到了至关重要的作用。然而在常规激光通信信号传输的过程中存在光程差异，将不可避免的会引入一定的相位变化，当激光频率一致的情况下，最终的探测结果将取决于相位的变化。随着两路光信号相位差在O?2π之间变化，相干探测输出信号会产生波动，系统的接收灵敏度、信噪比和输出信号的稳定性等参数将受到不同程度的影响。如何进行相位的控制，成为信号传输接收的关键。由于光的频率极高，其具体的相位无法精确控制，而通过相位与时间的映射关系，采用传输时间控制来替代相位控制相对简单得多。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其能够通过控制相位，补偿参考光与信号光支路间的相位差来提高接收灵敏度、信噪比及系统输出稳定性。
[0004]为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0005]光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，主要由光纤激光器、光纤分路器、调制器、光纤延迟线、光纤合路器和光电探测器组成；其中光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连；光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端连接光纤合路器的一个输入端；光纤分路器的第二输出端连接光纤合路器的另一个输入端；光纤延迟线串接在调制器的输出端和光纤合路器的一个输入端之间或光纤延迟线串接在光纤分路器的第二输出端和光纤合路器的另一个输入端之间；光纤合路器的输出端连接光电探测器的输入端。
[0006]为了调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比，上述系统所述光纤分路器的第一输出端上和第二输出端上接有衰减器。
[0007]上述系统中，所述光纤激光器为中心频率是1550nm的单频激光器。
[0008]上述系统中，所述光纤合路器为保偏光纤耦合器。
[0009]上述系统中，所述光电探测器的输出端上还接有频谱分析仪和示波器。
[0010]与现有技术相比，本实用新型采用外调制方法，在激光发射光路上实现信号调制，减小激光谐振腔瞬时过程带来的许多不利因素，保证激光器的频率稳定性，有利于提高调制速率、增加传输距离，同时便于相位控制的处理。并且采用保偏光纤耦合器对两路信号进行合路混频，使两路信号的偏振态保持一致，有利于减小偏振波动带来的输出信号起伏。此为，本实用新型的核心改进点之一是在相干光探测系统中采用光纤延迟线进行相位控制，改进了传统无相位控制的相干探测系统中混频信号相位差的随机性，极大提高了相干探测信号输出的确定性，将难以精确控制的相位转换为时间控制，通过调节信号传输光程来控制相位延迟，补偿在传输过程中不可避免的相位变化，微调信号光与参考光之间的相位差，使参与混频的两路光信号满足一定的相位关系，有利于提高混频效率和探测灵敏度，提升了相干光探测的性能，增强其在光纤通信中的应用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为相干光探测原理图；
[0012]图2为一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统示意图；
[0013]图3为另一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统示意图。
【具体实施方式】
[0014]实施例1:
[0015]一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统如图2所示，其主要由光纤激光器、光纤分路器、调制器、光纤延迟线、保偏光纤耦合器和光电探测器组成。其中光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连。光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端经光纤延迟线连接保偏光纤耦合器的一个输入端。光纤分路器的第二输出端直接连接保偏光纤耦合器的另一个输入端。保偏光纤耦合器的输出端连接光电探测器。
[0016]中心频率为1550nm的单频激光器产生的激光信号经过I X 2光纤分路器分为两路，一路作为信号光支路，与调制器的输入端相连，外部输入的射频电信号与调制器的另一个输入端相连。调制器的输出端接入光纤延迟线的输入端。光纤分路器分出的另一路作为参考光支路，作为相位参考，该信号与光纤延迟线输出的已调信号同时接入保偏光纤耦合器，其输出端与光电探测模块相连。
[0017]为了能够调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比，在本实用新型优选实施例中，所述光纤分路器的第一输出端上和/或第二输出端上接有衰减器。此外，光电探测器的输出端上还接有频谱分析仪对射频信号频域进行跟踪测量和/或接有示波器对对射频信号波形进行显示。
[0018]上述探测系统所实现的光纤延迟线相位控制的相干光探测方法，包括如下步骤:
[0019](I)采用光纤激光器产生连续的激光光束；在本实用新型优选实施方案实例中，所述激光光束由中心频率1550nm的单频激光器产生；
[0020](2)光分路器将激光光束将步骤(I)中产生的激光光束分为两路，形成相干光探测中的信号光和参考光；可根据需要再在光纤分路器的第一输出端上和/或第二输出端上加入衰减器，调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比；
[0021](3)信号光支路的激光光束与外部输入的射频信号在调制器中相互作用，实现信息的加载；
[0022](4)信号光支路已加载信息的激光光束，接入光纤延迟线对该路信号进行延迟，对信号的传输光程进行控制，从而实现对相位的控制补偿，参照参考光相位，以得到适合最佳探测的相位差，提高相干混频效率及接收灵敏度；
[0023](5)获得一定相位差的两支路光信号进入光纤合路器进行相干混频；在本实用新型优选实施方案案例中，光纤合路器采用保偏光纤耦合器，以保持两支路光信号偏振态的
一致；
[0024](6)光电探测模块对混频后的信号进行光信号到电信号的转换，并采用频谱分析仪对射频信号频域进行跟踪测量和采用示波器对光电探测器输出的射频信号波形进行显
/Jn ο
[0025]实施例2:
[0026]一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统如图3所示，其主要由光纤激光器、光纤分路器、调制器、光纤延迟线、光纤合路器和光电探测器组成。其中光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连。光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端直接连接光纤合路器的一个输入端。光纤分路器的第二输出端通过光纤延迟线连接光纤合路器的另一个输入端。光纤合路器的输出端连接光电探测器。
[0027]中心频率为1550nm的单频激光器产生的激光信号经过I X 2光纤分路器分为两路，一路作为信号光支路，与调制器的输入端相连，外部输入的射频电信号与调制器的另一个输入端相连。调制器的输出端接入光纤延迟线的输入端。光纤分路器分出的另一路作为参考光支路，作为相位参考，该信号与光纤延迟线输出的已调信号同时接入保偏光纤耦合器，其输出端与光电探测模块相连。
[0028]为了能够调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比，在本实用新型优选实施例中，所述光纤分路器的第一输出端上和/或第二输出端上接有衰减器。此外，光电探测器的输出端上还接有频谱分析仪对射频信号频域进行跟踪测量和/或接有示波器对对射频信号波形进行显示。
[0029]上述探测系统所实现的光纤延迟线相位控制的相干光探测方法，包括如下步骤:
[0030](I)采用光纤激光器产生连续的激光光束；在本实用新型优选实施方案实例中，所述激光光束由中心频率1550nm的单频激光器产生；
[0031](2)光分路器将激光光束将步骤(I)中产生的激光光束分为两路，形成相干光探测中的信号光和参考光；可根据需要再在光纤分路器的第一输出端上和/或第二输出端上加入衰减器，调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比；
[0032](3)信号光支路的激光光束与外部输入的射频信号在调制器中相互作用，实现信息的加载；[0033](4)参考光支路的激光光束，接入光纤延迟线对该路信号进行延迟，对信号的传输光程进行控制，从而实现对相位的控制补偿，参照信号光支路的光相位，以得到适合最佳探测的相位差，提高相干混频效率及接收灵敏度；
[0034](5)获得一定相位差的两支路光信号进入光纤合路器进行相干混频；在本实用新型优选实施方案案例中，光纤合路器采用保偏光纤耦合器，以保持两支路光信号偏振态的
一致；
[0035](6)光电探测模块对混频后的信号进行光信号到电信号的转换，并采用频谱分析仪对射频信号频域进行跟踪测量和采用示波器对光电探测器输出的射频信号波形进行显
/Jn ο
【权利要求】
1.光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其特征在于:主要由光纤激光器、光纤分路器、调制器、光纤延迟线、光纤合路器和光电探测器组成；其中光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连；光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端连接光纤合路器的一个输入端；光纤分路器的第二输出端连接光纤合路器的另一个输入端；光纤延迟线串接在调制器的输出端和光纤合路器的一个输入端之间或光纤延迟线串接在光纤分路器的第二输出端和光纤合路器的另一个输入端之间；光纤合路器的输出端连接光电探测器的输入端。
2.根据权利要求1所述的光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其特征在于:所述光纤分路器的第一输出端上和第二输出端上接有衰减器。
3.根据权利要求1所述的光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其特征在于:所述光纤激光器为中心频率是1550nm的单频激光器。
4.根据权利要求1所述的光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其特征在于:所述光纤合路器为保偏光纤稱合器。
5.根据权利要求1所述的光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其特征在于:所述光电探测器的输出端上还接有频谱分析仪和/或示波器。
【文档编号】G01J9/02GK203587230SQ201320674518
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月29日 优先权日:2013年10月29日
【发明者】何宁, 龚雨心, 黄灵鹭, 廖欣, 冯太琴, 张雷 申请人:桂林电子科技大学