基于激光相控阵原理的相位调制器半波电压测量方法

半波电压是电光相位调制器的一个重要指标, 针对现有半波电压测量方法存在的测量误差大、测量装置复杂等问题, 提出了基于激光相控阵光束扫描原理的半波电压测量方法.通过理论分析, 得到了远场主光束的偏移量和相位调制器半波电压的关系表达式.搭建了12 全光纤激光相控阵光路, 对铌酸锂波导相位调制器的半波电压进行了实验测量, 改变相位调制器的加载电压, 记录多幅远场光强分布图, 通过求平均值减小测量误差, 而且根据远场光强分布的变化得到了相位调制特性曲线.结果表明, 该方法测量装置简单, 不仅可以精确地测量半波电压, 还可以对相位调制线性度进行分析, 具有重要的工程应用价值.     

RoF外调制链路的噪声系数分析

分析了光纤承载无线（RoF,Radio over Fiber）外调制链路的噪声系数。通过建立数学模型,从小信号模型下推导出外部调制链路的增益和噪声系数的表达式,并研究了影响链路噪声系数的各种因素,如调制器的半波电压,输入光功率,光纤损耗,检测器的效率等,理论上得出降低噪声系数的一般方法和结论,即可以适当的降低调制器的半波偏置电压,提高激光器的输入光功率,可以选用低损耗光纤以及提高检测器的斜度效率等。     

Y波导调制器半波电压及调制相位漂移研究

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器的半波电压特性及其对光纤陀螺系统特性的影响,测试了温度和光源波长变化对半波电压的影响;阐述了Y波导调制器调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响,测试了温度以及相对湿度变化对Y波导调制器调制相位漂移的影响.针对实验结果提出了改进Y波导制作工艺的措施.     

钛扩散LiNbO_3波导干涉仪调制器

研制成Ti扩散LiNbO_3波导干涉仪调制器。在0.6328微米的光波长下加1千赫方波信号。50千赫的脉冲信号和100千赫～30兆赫的正弦波信号进行了调制实验。实验样品的最大调制深度87％,半波电压V_π=45伏,电容8微微法,3分贝带宽可达800兆赫。     

相位调制法抑制2μm光纤激光受激布里渊散射效应的实验研究

利用相位调制法研究了调制电压与调制频率对2μm光纤激光受激布里渊散射(SBS)效应抑制效果的影响。实验观测了当SBS产生时,Stokes光的频移约0.17nm,对应激光功率约为120mW。用半波电压为3.5V的电光相位调制器对激光进行相位调制,当调制频率为1MHz和5MHz,调制电压为4V时,SBS阈值分别为250mW和440mW。固定调制电压,提高调制频率,阈值功率持续提升。调制频率大于30MHz时,在允许承受的功率范围内,未观测到SBS产生。     

基于电压补偿的弹光调制器稳定性控制方法研究

弹光调制器是由各向同性的弹光晶体和压电晶体组成的热机电耦合器件,其谐振频率随温度变化存在严重漂移,导致弹光调制器工作不稳定。为了实现弹光调制干涉信号的相位延迟量沿正弦规律变化,有必要对影响弹光调制干涉仪的稳定因素进行分析与控制。针对此问题,在建立弹光调制器振动模型和频率温漂模型的基础上,提出了基于数字锁相技术的驱动电压自调节方法。在该方法中,根据弹光调制干涉信号的四倍频与二倍频的比值,基于FPGA调节DDS输出方波信号的占空比以稳定弹光调制干涉信号的相位延迟量。实验结果表明,驱动电压自调节时的相位延迟量变化幅度为0.6%,电压一定时相位延迟量幅度下降了15.6%,证明该方法有效的稳定了相位延迟量,从而提高了弹光调制器的稳定性和调制效率。     

Y分支光学调制器半波电压与波长和温度相关性研究

建立了Y分支光学调制器半波电压与工作波长和温度的数学模型,其半波电压随工作波长增加而增加、随温度增加而减小。设计实现了一种基于4阶波调制Sagnac干涉仪的半波电压自动测试系统,实现了半波电压的在线连续测量,相对测量精度达到8.5×10~(-6)。用可调激光器光源,改变工作波长和环境温度,分别进行了1310nm和1550nm波段Y分支光学调制器半波电压的实际测量,通过实验测试确定了半波电压与波长和温度的相关性。结果表明,半波电压在这两个测试波段内与波长和温度均呈线性关系,波长相关系数为正,分别约为3.61×10~(-3 )V/nm和9.54×10~(-3 )V/nm;温度相关系数为负,分别约为-1.76×10~(-3 )V/℃和-2.00×10~(-3 )V/℃。实验结果验证了理论模型的正确性。     

1064nm低电压薄膜铌酸锂电光调制器

低半波电压电光调制器是实现大规模光电集成的关键。文章提出了一种半波电压低于1.5 V的薄膜铌酸锂马赫-曾德尔(Mach-Zehnder, MZ)电光调制器，选用绝缘体上单晶薄膜铌酸锂材料作为设计基础，分析了直波导、多模干涉耦合器、弯曲波导和调制臂等结构对电光调制器的影响。结果表明，当调制臂长为3 mm时，该薄膜铌酸锂电光调制器具有1.05 V的低半波电压、0.319 dB的低损耗和27 dB的高消光比。同时，该调制器半波电压长度积为0.315 V·cm,调制效率高，具有与CMOS技术兼容的半波电压，有利于大规模光电集成。     

Y型Ti扩散LiNbO_3波导内全反射开关调制器

文中阐述了Y型钛扩散LiNbO_3波导内全反射开关调制器的工作原理,推导出半波电压的计算公式。在Z切LiNbO_3衬底上研制成功实验器件,测得半波电压为13.5v,和计算值十分接近,消光比为80.6%,推算出3db带宽为2.12GHz。并在0.6328μm的光波长下,加1.5KHz、9KHz的方波和0.3MHz、3MHz的正弦波进行了调制实验。     

Ti:LiNbO_3波导相位调制器实验研究

本文全面介绍Ti:LiNbO_3波导相位调制器的主要设计参数,详细阐述相位调制器有关性能的测量方法,并扼要说明波导制作和测试结果。试验研究实现了光纤对波导的耦合,并用金属壳体封装。试验测量光纤-波导-光纤插入损耗3.8dB,半波电压7V,调制深度83%     

一种基于UV-ESA自校准和高精度的PM电学测量方法

电光相位调制器（Phase Modulator,PM）因无需偏置,线性调制和插损小等优点,被广泛应用于相干光通信、微波信号产生、处理和测量等领域.调制指数和半波电压是评估PM性能的关键参数.传统基于（Optical Spectrum Analyzer,OSA）的方法面临测量分辨率低和存在测量盲区问题.为此,本文提出了一种基于电谱分析（Unequal Voltage based on Electrical Spectrum Analyzer,UV-ESA）的自校准、高精度的PM特性参数测量方法.该方法利用同频、不同驱动电压比的情况下,通过分析失谐光学载波和调制边带分别与载波拍音电谱,实现PM调制指数和半波电压的高频特性参数测量.该方法不需改变测量链路结构,无需辅助宽带微波源或电光调制器,验证了所提方法的有效性,并对比OSA方法对结果的准确性进行了验证.     

Low-drift modulator without feedback

A low-drift amplitude modulator has been demonstrated using a fiber Sagnac interferometer with a lithium-niobate phase modulator. Although the fiber-loop length must be adjusted for the modulation rate, this type of modulator structure is inherently insensitive to variations in the voltage bias of the drive signal, as well as to temperature variations     

基于3dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪稳定控制系统

Mach-Zehnder光纤干涉仪（MZI）是一种利用光干涉原理制成的仪器,具有体积小、重量轻、结构紧凑、抗电磁干扰和灵敏度高等优点。但是,Mach-Zehnder光纤干涉仪是一种非平衡并行结构,易受环境等因素影响导致其性能不稳定。因此,高性能测量系统和通信系统对光纤干涉仪的稳定工作提出了严格的要求。提出了一种基于3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder干涉仪的稳定控制系统,其目的是通过对探测器的输出信号进行调制,并反馈到光纤干涉仪的一臂上进行偏置控制,从而实现Mach-Zehnder光纤干涉仪的稳定工作。该方法实现简单,克服了现有3 dB光纤耦合器构成的Mach-Zehnder光纤干涉仪不能稳定工作的问题。     

全新布里渊散射可切换微波光子滤波器

提出了一个新的基于布里渊散射效应的微波光子滤波器。该滤波器可通过调谐系统中光滤波器的中心波长,实现高解析度带通滤波器与陷波滤波器之间的灵活切换,并且通过调谐产生受激布里渊散射的泵浦光的波长可实现滤波器通带或阻带的中心频率在很大频率范围内连续调谐。该滤波器为全光结构,因此具有非常大的调谐范围（调谐上限仅受限于试验中使用的矢量网络分析仪的显示频率上限）。系统中采用相位调制器,因此没有偏置电压漂移问题。实验结果展示了一个带通与陷波滤可灵活切换的高解析度微波光子滤波器,并且通带和阻带的中心频率在9～26.5 GHz范围内连续可调谐,其中带通滤波器的通带具有极窄3 dB带宽,约28 MHz（由光纤本身布里渊增益区线宽所决定）。     

全封装的薄膜铌酸锂电光调制器（特邀）

高速电光调制器是宽带光通信网络和微波光子系统中的关键元器件之一。相对于体材料铌酸锂而言,薄膜铌酸锂材料由于其较强的光场限制能力,在构建小尺寸、宽带、低半波电压的高性能电光调制芯片上有独特的优势。文章基于薄膜铌酸锂材料研制了一种3 dB带宽不低于50 GHz的电光调制芯片,并采用光纤与波导水平端面耦合的光学封装方案和基于1.85 mm同轴接头的射频封装方案,实现了全封装的薄膜铌酸锂电光调制器。测量结果表明,封装后器件的光学插入损耗小于等于5 dB,3 dB带宽大于等于40 GHz,射频半波电压小于等于3 V@1 GHz。     

High-frequency characterization of high-speed modulators and photodetectors in a link with low-speed photonic sampling

We propose a low-speed photonic sampling for independent high-frequency characterization of a Mach–Zehnder modulator(MZM)and a photodetector(PD)in an optical link.A low-speed mode-locked laser diode(MLLD)provides an ultrawideband optical stimulus with scalable frequency range,working as the photonic sampling source of the link.The uneven spectrum lines of the MLLD are firstly characterized with symmetric modulation within the interesting frequency range.Then,the electro-optic modulated signals are down-converted to the first Nyquist frequency range,yielding the self-referenced extraction of modulation depth and half-wave voltage of the MZM without correcting the responsivity fluctuation of the PD in the link.Finally,the frequency responsivity of the PD is self-referenced measured under null modulation of the MZM.As frequency responses of the MZM and the PD can be independently obtained,our method allows self-referenced high-frequency measurement for a high-speed optical link.In the proof-of-concept experiment,a 96.9 MS/s MLLD is used for measuring a MZM and a PD within the frequency range up to 50 GHz.The consistency between our method and the conventional method verifies that the ultra-wideband and self-referenced high-frequency characterization of high-speed MZMs and PDs.     

基于载波和边带相位控制的微波光子移相器

为了实现一种360°相移新型微波光子移相器，通过使用一个相位调制器、延迟线和光学滤波器来控制载波和边带的相位，最终控制射频信号的相位。相位调制器只需控制一个电压来调节移相角度，减少了使用复杂双平行马赫-曾德尔调制器所导致的漂移带来的影响，具有结构简单、成本较低等优点。结果表明，仿真验证的微波光子移相器可以在0GHz~40GHz频率范围内实现从0°~360°的全相移范围，并且在同一输出相位情况下，频率在0GHz~40GHz范围内，功率基本保持不变。此研究对微波光子移相器技术有一定参考意义。     

新型数控光纤矢量和微波光子移相器

针对相控阵天线中基于光纤的微波光子移相器原理进行研究,并设计了新型方案,通过引入可调分光器和保偏光纤,降低了移相器的复杂性和相干干涉损耗,在对光纤长度的精度要求上有很大改善,从而提高了可实现性,增强了移相器的可控性。研究了分光系数和频率对信号相位和幅度的影响,实现了超过140的相移。最后通过设计数控电压源实现对分路器驱动电压的调整,从而改变两路光纤的光分量,最终实现对输出信号相位的数字控制。该新型微波光子移相器方案易于实现,并具有一定的创新性。     

基于偏置马赫-曾德调制器的微波光子信号倍频

高速光信号源在现代光通信中不可或缺,目前倍受研究者关注。提出了利用一种具有偏置控制的马赫-曾德尔调制器(MZM),采用倍频方案产生高速微波光子信号,并进行了实验研究。通过在MZM 上施加一定的直流偏置引起两臂光脉冲的相位差,使光脉冲发生分裂实现倍频。实验中,利用5 GHz 的射频信号源,成功获得了频率增加一倍的10 GHz 高质量高速光信号。同时,也可以观察到在不同偏置电压下会产生不同的脉冲序列,发现优化偏压是实现高质量倍频的必要条件。该方案可用于产生40 GHz 以上的高频率光脉冲,可广泛应用于高速光通信。