本发明专利技术的一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统属于光电子设备技术领域。其主要结构有1×N光开关(1)、光纤组(2)、1×N光耦合器(3)、可饱和吸收体(4)、色散补偿光纤(5)、中心波长调谐装置(6)等。本发明专利技术能够产生多种不同类型的光孤子，使用方便，且在环境参数发生变化时，输出的光孤子中心波长稳定。
【技术实现步骤摘要】
一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统
本专利技术属于光纤传感器的
，特别涉及一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统。
技术介绍
光孤子是一种特殊形式的超短光脉冲，它在传播的过程中形状、幅度和速度都维持不变。光孤子的特点决定了它在通信领域有着广泛的应用前景，首先它的通信容量大：传输码率一般可达20Gb/s，最高可达100Gb/s以上，其次误码率低、抗干扰能力强：光孤子在传输过程中保持不变及光孤子的绝热特性决定了光孤子传输的误码率大大低于常规光纤通信，甚至可实现误码率低于10－12的无差错光纤通信，再次可以不用中继站：只要对光纤损耗进行增益补偿，即可将光信号无畸变地传输极远距离，从而免去了光电转换、重新整形放大、检查误码、电光转换、再重新发送等复杂过程。。但众所周知，光孤子产生系统输出的光孤子中心波长很容易受环境温度等外界条件的影响，在实际应用中，中心波长作为光孤子的最重要的参数，其稳定性直接决定了光孤子的质量，尤其将光孤子应用于通信时，中心波长的不稳定将会影响到通信的稳定性等，进而影响通信质量。与本专利技术最接近的现有技术是本课题组2014年6月7日申请的“一种由色散补偿光纤组构成的多种类型光孤子发生系”(申请号为2014102507523)，该专利通过光开关控制色散补偿光纤的长度，实现了同一个装置产生不同类型光孤子的目的。但该专利和其它产生光孤子的现有技术一样普遍存在中心波长不稳定的缺点。因此，现有的产生光孤子的技术还需要进一步完善。
技术实现思路
为了克服现有的光孤子产生系统产生的光孤子的中心波长易受环境参数影响导致中心波长不稳定的缺陷，本专利技术提供一种中心波长稳定的基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统，当环境条件发生变化导致光孤子的中心波长发生偏移时，本专利技术采用补偿电路抑制外界环境产生的影响，进而使系统产生的光孤子的中心波长保持不变，从而提高了光孤子中心波长的稳定性。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统，其结构有，光隔离器7的输出端通过掺镱光纤8与光波分复用器9的公共端相连，光波分复用器9的980nm端与泵浦光源10的输出端相连，光波分复用器9的1060nm端与可调光滤波器11的一端相连，可调光滤波器11的另一端和第一光耦合器12的公共输入端相连，第一光耦合器12的90％输出端与1×N光开关1的公共输入端相连，1×N光开关1的N个输出端分别通过光纤组2中的N条不同的单模光纤与1×N光耦合器3的N个输入端相连，所述的光纤组3是由N条长度不同的单模光纤构成的，N是2～8的整数，1×N光耦合器3的公共输出端与可饱和吸收体4的一端相连，可饱和吸收体4的另一端与色散补偿光纤5的一端相连；其特征在于，结构还有，色散补偿光纤5的另一端与中心波长调谐装置6的输入端相连，中心波长调谐装置6的输出端与光隔离器7的输入端相连；第一光耦合器12的10％输出端与第二光耦合器13的输入端相连，第二光耦合器13的10％输出端作为本专利技术的最终输出，第二光耦合器13的90％输出端与第三光耦合器14的一个输入端相连，第三光耦合器14的一个输出端与第二法拉第旋转镜17相连，第三光耦合器14的另一个输出端与缠绕在压电陶瓷15上的光纤的一端相连，压电陶瓷15上的光纤的另一端与第一法拉第旋转镜16的输入端相连，光电转换电路18的输入端与第三光耦合器14的另一个输入端相连，光电转换电路18的输出端与函数变换电路19的输入端相连，函数变换电路19的输出端与自适应幅度归一电路20的信号输入端相连，自适应幅度归一电路20的信号输出端与相位比较电路21的一个输入端相连，相位比较电路21的输出端与单片机22相连，单片机22与可控频率源24的输入控制端相连，可控频率源24的正弦信号输出端与相位比较电路21的另一个输入端相连，还与压电陶瓷驱动电路25的输入端相连，压电陶瓷驱动电路25的输出端与压电陶瓷15的控制端相连，单片机22与温度控制电路23的温度设置端相连，温度控制电路23的电流输出端与中心波长调谐装置6中的半导体热电致冷器64相连，温度控制电路23的热敏电阻输入端与中心波长调谐装置6的热敏电阻63相连；所述的中心波长调谐装置6的结构为，在铝块61的下表面和散热片65的上表面之间夹有半导体热电致冷器64；热敏电阻63和布拉格光栅62贴在铝块61的上表面；热敏电阻63与温度控制电路23的热敏电阻输入端相连；半导体热电致冷器64与温度控制电路23的电流输出端相连；布拉格光栅62的一端与光环行器66的第二端口相连，光环行器66的第一端口作为中心波长调谐装置6的输入端，与所述的色散补偿光纤5相连，光环形器66的第三端口作为中心波长调谐装置6的输出端与所述的光隔离器7的输入端相连；所述的函数变换电路19的结构为,电容C3的一端与三角函数转换器U1的管脚12及电阻R2的一端相连，电容C3的另一端作为函数变换电路19的输入端，记为端口ACOS_in，与光电转换电路18的输出端相连；电阻R2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚2、3、4、5、8、11、13接地，管脚9、10与电容C2的一端及-12V电源相连，电容C2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚6与管脚7相连，管脚16与+12V电源及电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚1与滑动变阻器W1的滑动端相连，滑动变阻器W1的一端与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与三角函数转换器U1的管脚14相连，滑动变阻器W1的滑动端作为函数变换电路19的输出端，记为端口ACOS_out，与自适应幅度归一电路20的输入端相连；所述的三角函数转换器U1的型号为AD639；所述的自适应幅度归一电路20的结构为，电容C9的一端与电阻R3的一端及芯片U2的管脚3相连，电阻R3的另一端接地，电容C9的另一端作为自适应幅度归一电路20的输入端，记为端口ADAPT_in，与函数变换电路19的端口ACOS_out相连；芯片U2的管脚1、管脚7、管脚8、管脚14均接地，管脚2与管脚4均与+5V电源相连，管脚11与管脚12相连并与电容C5的一端及+5V电源相连，电容C5的另一端接地；芯片U2的管脚13与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地；芯片U2的管脚9与电容C6的一端相连，电容C6的另一端接地；芯片U2的管脚5与电阻R12及电阻R11的一端相连，电阻R12的另一端接地，电阻R11的另一端与运放U4的输出端及电容C8的一端相连，运放U8的正电源端接+5V电源，负电源端接地；电容C8的另一端与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与运放U4的同相输入端相连；运放U4的反相输入端与滑动变电阻器W3的滑动端相连，滑动变阻器W3的一端与+5V电源相连，滑动变阻器W3的另一端接地；电容C7的一端与电阻R9的一端及运放U4的同相输入端相连，电容C7的另一端接地，电阻R9的另一端与电阻R7的一端及运放U3的输出端相连，电阻R7的另一端与运放U3的反相输入端相连；电阻R8的一端与运放U3的同相输入端相连，另一端接地；运放U3的正电源端接+5V电源，负电源端接地；芯片U2的管脚10作为自适应幅度归一电路20的输出端，记为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统，其结构有，光隔离器(7)的输出端通过掺镱光纤(8)与光波分复用器(9)的公共端相连，光波分复用器(9)的980nm端与泵浦光源(10)的输出端相连，光波分复用器(9)的1060nm端与可调光滤波器(11)的一端相连，可调光滤波器(11)的另一端和第一光耦合器(12)的公共输入端相连，第一光耦合器(12)的90％输出端与1×N光开关(1)的公共输入端相连，1×N光开关1的N个输出端分别通过光纤组(2)中的N条不同的单模光纤与1×N光耦合器(3)的N个输入端相连，所述的光纤组(2)是由N条长度不同的单模光纤构成的，N是2～8的整数，1×N光耦合器(3)的公共输出端与可饱和吸收体(4)的一端相连，可饱和吸收体(4)的另一端与色散补偿光纤(5)的一端相连；其特征在于，结构还有，色散补偿光纤(5)的另一端与中心波长调谐装置(6)的输入端相连，中心波长调谐装置(6)的输出端与光隔离器(7)的输入端相连；第一光耦合器(12)的10％输出端与第二光耦合器(13)的输入端相连，第二光耦合器(13)的10％输出端作为本专利技术的最终输出，第二光耦合器(13)的90％输出端与第三光耦合器(14)的一个输入端相连，第三光耦合器(14)的一个输出端与第二法拉第旋转镜(17)相连，第三光耦合器(14)的另一个输出端与缠绕在压电陶瓷(15)上的光纤的一端相连，压电陶瓷(15)上的光纤的另一端与第一法拉第旋转镜(16)的输入端相连，光电转换电路(18)的输入端与第三光耦合器(14)的另一个输入端相连，光电转换电路(18)的输出端与函数变换电路(19)的输入端相连，函数变换电路(19)的输出端与自适应幅度归一电路(20)的信号输入端相连，自适应幅度归一电路(20)的信号输出端与相位比较电路(21)的一个输入端相连，相位比较电路(21)的输出端与单片机(22)相连，单片机(22)与可控频率源(24)的输入控制端相连，可控频率源(24)的正弦信号输出端与相位比较电路(21)的另一个输入端相连，还与压电陶瓷驱动电路(25)的输入端相连，压电陶瓷驱动电路(25)的输出端与压电陶瓷(15)的控制端相连，单片机(22)与温度控制电路(23)的温度设置端相连，温度控制电路(23)的电流输出端与中心波长调谐装置(6)中的半导体热电致冷器(64)相连，温度控制电路(23)的热敏电阻输入端与中心波长调谐装置(6)的热敏电阻(63)相连；所述的中心波长调谐装置(6)的结构为，在铝块(61)的下表面和散热片(65)的上表面之间夹有半导体热电致冷器(64)；热敏电阻(63)和布拉格光栅(62)贴在铝块(61)的上表面；热敏电阻(63)与温度控制电路(23)的热敏电阻输入端相连；半导体热电致冷器(64)与温度控制电路(23)的电流输出端相连；布拉格光栅(62)的一端与光环行器(66)的第二端口相连，光环行器(66)的第一端口作为中心波长调谐装置(6)的输入端，与所述的色散补偿光纤(5)相连，光环形器(66)的第三端口作为中心波长调谐装置(6)的输出端与所述的光隔离器(7)的输入端相连；所述的函数变换电路(19)的结构为，电容C3的一端与三角函数转换器U1的管脚12及电阻R2的一端相连，电容C3的另一端作为函数变换电路(19)的输入端，记为端口ACOS_in，与光电转换电路(18)的输出端相连；电阻R2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚2、3、4、5、8、11、13接地，管脚9、10与电容C2的一端及‑12V电源相连，电容C2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚6与管脚7相连，管脚16与+12V电源及电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚1与滑动变阻器W1的滑动端相连，滑动变阻器W1的一端与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与三角函数转换器U1的管脚14相连，滑动变阻器W1的滑动端作为函数变换电路(19)的输出端，记为端口ACOS_out，与自适应幅度归一电路(20)的输入端相连；所述的三角函数转换器U1的型号为AD639；所述的自适应幅度归一电路(20)的结构为，电容C9的一端与电阻R3的一端及芯片U2的管脚3相连，电阻R3的另一端接地，电容C9的另一端作为自适应幅度归一电路(20)的输入端，记为端口ADAPT_in，与函数变换电路(19)的端口ACOS_out相连；芯片U2的管脚1、管脚7、管脚8、管脚14均接地，管脚2与管脚4均与+5V电源相连，管脚11与管脚12相连并与电容C5的一端及+5V电源相连，电容C5的另一端接地；芯片U2的管脚13与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地；芯片U2的管脚9与电容C6的一端相连，电容C6的另一端接地；芯片U2的管脚5与电阻R12及电阻R11的一端相连...
【技术特征摘要】
1.一种基于二维材料可饱和吸收体的高稳定度多种孤子产生系统，其结构有，光隔离器(7)的输出端通过掺镱光纤(8)与光波分复用器(9)的公共端相连，光波分复用器(9)的980nm端与泵浦光源(10)的输出端相连，光波分复用器(9)的1060nm端与可调光滤波器(11)的一端相连，可调光滤波器(11)的另一端和第一光耦合器(12)的公共输入端相连，第一光耦合器(12)的90％输出端与1×N光开关(1)的公共输入端相连，1×N光开关1的N个输出端分别通过光纤组(2)中的N条不同的单模光纤与1×N光耦合器(3)的N个输入端相连，所述的光纤组(2)是由N条长度不同的单模光纤构成的，N是2～8的整数，1×N光耦合器(3)的公共输出端与可饱和吸收体(4)的一端相连，可饱和吸收体(4)的另一端与色散补偿光纤(5)的一端相连；其特征在于，结构还有，色散补偿光纤(5)的另一端与中心波长调谐装置(6)的输入端相连，中心波长调谐装置(6)的输出端与光隔离器(7)的输入端相连；第一光耦合器(12)的10％输出端与第二光耦合器(13)的输入端相连，第二光耦合器(13)的10％输出端作为本发明的最终输出，第二光耦合器(13)的90％输出端与第三光耦合器(14)的一个输入端相连，第三光耦合器(14)的一个输出端与第二法拉第旋转镜(17)相连，第三光耦合器(14)的另一个输出端与缠绕在压电陶瓷(15)上的光纤的一端相连，压电陶瓷(15)上的光纤的另一端与第一法拉第旋转镜(16)的输入端相连，光电转换电路(18)的输入端与第三光耦合器(14)的另一个输入端相连，光电转换电路(18)的输出端与函数变换电路(19)的输入端相连，函数变换电路(19)的输出端与自适应幅度归一电路(20)的信号输入端相连，自适应幅度归一电路(20)的信号输出端与相位比较电路(21)的一个输入端相连，相位比较电路(21)的输出端与单片机(22)相连，单片机(22)与可控频率源(24)的输入控制端相连，可控频率源(24)的正弦信号输出端与相位比较电路(21)的另一个输入端相连，还与压电陶瓷驱动电路(25)的输入端相连，压电陶瓷驱动电路(25)的输出端与压电陶瓷(15)的控制端相连，单片机(22)与温度控制电路(23)的温度设置端相连，温度控制电路(23)的电流输出端与中心波长调谐装置(6)中的半导体热电致冷器(64)相连，温度控制电路(23)的热敏电阻输入端与中心波长调谐装置(6)的热敏电阻(63)相连；所述的中心波长调谐装置(6)的结构为，在铝块(61)的下表面和散热片(65)的上表面之间夹有半导体热电致冷器(64)；热敏电阻(63)和布拉格光栅(62)贴在铝块(61)的上表面；热敏电阻(63)与温度控制电路(23)的热敏电阻输入端相连；半导体热电致冷器(64)与温度控制电路(23)的电流输出端相连；布拉格光栅(62)的一端与光环行器(66)的第二端口相连，光环行器(66)的第一端口作为中心波长调谐装置(6)的输入端，与所述的色散补偿光纤(5)相连，光环形器(66)的第三端口作为中心波长调谐装置(6)的输出端与所述的光隔离器(7)的输入端相连；所述的函数变换电路(19)的结构为，电容C3的一端与三角函数转换器U1的管脚12及电阻R2的一端相连，电容C3的另一端作为函数变换电路(19)的输入端，记为端口ACOS_in，与光电转换电路(18)的输出端相连；电阻R2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚2、3、4、5、8、11、13接地，管脚9、10与电容C2的一端及-12V电源相连，电容C2的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚6与管脚7相连，管脚16与+12V电源及电容C1的一端相连，电容C1的另一端接地；三角函数转换器U1的管脚1与滑动变阻器W1的滑动端相连，滑动变阻器W1的一端与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端与三角函数转换器U1的管脚14相连，滑动变阻器W1的滑动端作为函数变换电路(19)的输出端，记为端口ACOS_out，与自适应幅度归一电路(20)的输入端相连；所述的三角函数转换器U1的型号为AD639；所述的自适应幅度归一电路(20)的结构为，电容C9的一端与电阻R3的一端及芯片U2的管脚3相连，电阻R3的另一端接地，电容C9的另一端作为自适应幅度归一电路(20)的输入端，记为端口ADAPT_in，与函数变换电路(19)的端口ACOS_out相连；芯片U2的管脚1、管脚7、管脚8、管脚14均接地，管脚2与管脚4均与+5V电源相连，管脚11与管脚12相连并与电容C5的一端及+5V电源相连，电容C5的另一端接地；芯片U2的管脚13与电容C4的一端相连，电容C4的另一端接地；芯片U2的管脚9与电容C6的一端相连，电容C6的另一端接地；芯片U2的管脚5与电阻R12及电阻R11的一端相连，电阻R12的另一端接地，电阻R11的另一端与运放U4的输出端及电容C8的一端相连，运放U8的正电源端接+5V电源，负电源端接地；电容C8的另一端与电阻R10的一端相连，电阻R10的另一端与运放U4的同相输入端相连；运放U4的反相输入端与滑动变电阻...
【专利技术属性】
技术研发人员：高博，霍佳雨，吴戈，汝玉星，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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