一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，包括：调制器芯片、波导、光纤固定块、光电探测器和光纤；其中，通过直流偏置电极控制的探测光通过波导的第一主波导后分成两束光，第一束光通过第一分支波导，第二束光通过第二分支波导，两束光会聚后再分别进入第二主波导和至少一个分支波导，至少一个分支波导中的至少一个分支波导的光进入所述光纤固定块传输至反射面并经反射面反射后的光穿出光纤固定块后入射到光电探测器。本发明专利技术保证铌酸锂电光调制器偏置点自动偏置控制的同时，降低了整个系统的体积和复杂程度。

Monitoring device for bias voltage control of lithium niobate electro-optic modulator

The invention discloses a device for monitoring, LiNbO3 electro-optic modulator bias control includes: modulator chip, waveguide, optical fiber, photoelectric detector and optical fiber fixing block; among them, by detecting the DC bias control electrode into two beams of light through the first main waveguide waveguide, the first beam of light through the first branch waveguide, second a beam of light through the second branch waveguide, light beams converge respectively after entering the second main waveguide and at least one branch waveguide, at least one branch of a branch waveguide waveguide in the light into the optical fiber fixing block transmission to the reflector and the reflecting light passes through the optical fiber after the fixed block after the incident photoelectric detector. The invention guarantees the automatic bias control of the bias point of the lithium niobate electro-optic modulator, and reduces the volume and complexity of the whole system.

【技术实现步骤摘要】
一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置
本专利技术涉及铌酸锂电光调制器领域，尤其涉及一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置。
技术介绍
以铌酸锂材料为基础的集成光学器件，例如集成光学电光调制器、光开关、电场传感器以及磁场传感器等器件的研究引起了许多研究者的关注。但是这些集成光学器件在实际工作中，都需要一个合适的偏置工作点，即施加合适的偏置相位给器件使其正常工作，例如当铌酸锂波导强度调制器被运用到CATV(CommunityAntennaTelevision)系统中的时候，M-Z干涉仪必须工作在线性工作点(即偏置相位为π/2)附近，此时器件线性响应最佳；应用于光纤通信系统中的铌酸锂外调制器也同样需要一个稳定的偏置相位，这样光传输系统的误码率能够得到有效的降低；当铌酸锂被应用到光开关领域时，这样的光开光器件同样需要将器件偏置在合适的工作点处，这样能够使光开光的透光率灵活地在最大最小值之间来回转换，而此时器件对应的分别是固定的“0”和“π”工作点，这样有利于提高器件的消光比；基于塞格纳克干涉原理制作的光纤陀螺也包含了一个Y波导结构的调制器，光纤陀螺是一种精密器件因此它对调制器的工作点的稳定性要求极高。但是，铌酸锂器件在实际的工程应用当中，一些内外界因素例如温度、外电场、应力等等以及器件本身的缺陷都会对铌酸锂集成光学器件的调制相位的稳定性产生非常大的影响，从而使器件的偏置工作点发生漂移，工作点幅度漂移大小有时较小有时非常大，漂移频率大小也有时较小有时较大。集成光学器件在这些因素的影响下致使偏置工作点不稳定，当工作点漂移的幅度和频率过大时将会使铌酸锂集成光学器件失效，这样就限制了它在工程上的应用。现有的铌酸锂电光调制器偏置电压控制装置的示意图如图1所示，其中6为光源、7为铌酸锂电光调制器、8为10：90光纤耦合器、9为光电探测器、10为控制电路。在调制器7的RF信号端加入的是调制信号和扰动信号，调制器的输出光信号经过一个10:90的耦合器被分为两路光，10％的光进入光电探测器检测二次谐波，用于反馈控制直流偏置电压，进而使调制器的工作点偏置在线性区，达到实时反馈控制漂移的目的。现有的铌酸锂电光调制器偏置电压控制装置是基于闭环自动控制原理而设计的一种自动偏置控制系统，将一个低频扰动信号(1kHz)施加在直流偏置信号中，经调制后会长生二次谐波信号(2kHz)，调制器的输出光信号经过一个10:90的耦合器，10％的光进入1个光电探测模块，利用经调制之后的信号中的基波信号(1kHz)和二次谐波信号(2kHz)幅度的比值R作为PID控制器的反馈参量来稳定铌酸锂调制器的工作点。两信号幅度的比值不是输入光功率参数的函数，且它随偏置相位变化的曲线也是单调的，满足作为控制器反馈参量的要求。并且该系统的调制器输出端必须外接一个耦合器和一个光电探测器，整个系统较为复杂、体积较大。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，在保证铌酸锂电光调制器偏置点自动偏置控制的同时，降低了整个系统的体积和复杂程度。本专利技术目的通过以下技术方案予以实现：一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，包括：调制器芯片、波导、光纤固定块、光电探测器和光纤；其中，所述调制器芯片上设置有波导和直流偏置电极；所述波导包括第一主波导、第一分支波导、第二分支波导、第二主波导和至少一个分支波导；其中，第一主波导、第一分支波导、第二分支波导与第二主波导组成了一个马赫-泽德干涉光路；所述光纤固定块与所述调制器芯片的输出端相连接；所述光纤穿设于所述光纤固定块开设的通孔，并与第二主波导耦合；所述光纤固定块的后端面设置有反射面；通过直流偏置电极控制的探测光通过波导的第一主波导后分成两束光，第一束光通过第一分支波导，第二束光通过第二分支波导，两束光会聚后再分别进入第二主波导和至少一个分支波导，至少一个分支波导中的至少一个分支波导的光进入所述光纤固定块传输至反射面并经反射面反射后的光穿出光纤固定块后入射到光电探测器。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，分支波导与第二主波导相交呈一定角度。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，分支波导与第二主波导构成定向耦合器。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，分支波导与第二主波导构成多模干涉耦合器。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，两束光会聚后再分别进入第二主波导、第三分支波导和第四分支波导，其中，进入至第四分支波导的光进入所述光纤固定块传输至反射面并经反射面反射后的光穿出光纤固定块后入射到光电探测器。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，分支波导与第二主波导的分光比为1：99～10：90。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，所述反射面与所述光纤固定块底面的夹角为5°-85°。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，还包括：外部检测控制电路；其中，所述外部检测控制电路分别与光电探测器和直流偏置电极相连接，用于接收光电探测器的电信号，并用于反馈直流偏置电极上的偏置电压。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，所述光纤固定块采用石英玻璃材料。上述用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置中，支波导与第二主波导相交呈锐角。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：本专利技术在调制器芯片上设计加工分支波导，在尾光纤固定块上加工了反射面，同时在反射面一侧安放光电探测器，使得用于偏置电压控制的探测光直接在调制器芯片上分光，在调制器内部进行光的探测，从而在保证铌酸锂电光调制器偏置点自动偏置控制的同时，实现了整个偏压控制系统的集成，降低了偏压控制系统的体积和复杂程度。附图说明图1是现有的铌酸锂电光调制器偏置电压控制装置的示意图；图2是本专利技术的用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置的示意图；图3是本专利技术的部分光路的传输示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：图2是本专利技术的用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置的示意图。如图2所示，该用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置包括：调制器芯片1、波导2、光纤固定块3和光电探测器5；其中，调制器芯片1上设置有波导2和直流偏置电极28，具体的，直流偏置电极28设置于波导2之间。波导2包括第一主波导21、第一分支波导22、第二分支波导23、第二主波导24和至少一个分支波导；其中，第一主波导21、第一分支波导22、第二分支波导23与第二主波导24组成了一个马赫-泽德干涉光路。这里需要说明的是，马赫-泽德干涉光路是比较成熟的光路，在本实施例中不作详细赘述。分支波导的数量至少为一个，分支波导的作用是从第二主波导24上分出少量探测光。关于分支波导的数量都在本专利技术的保护范围之内。与分支波导的作用相对应的分支波导与第二主波导24可以有多种实施方式，后续会有详细介绍。光纤固定块3与调制器芯片1的输出端相连接。具体的，如图2所示，光纤固定块3的左端与调制器芯片1的右端相连接。进一步的，光纤固定块3的左端与调制器芯片1的右端粘接。光纤27穿设于光纤固定块3开设的通孔，并与第二主波导24耦合。具体的，第二主波导24的光传输进入到光纤27本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，其特征在于包括：调制器芯片(1)、波导(2)、光纤固定块(3)、光电探测器(5)和光纤(27)；其中，所述调制器芯片(1)上设置有波导(2)和直流偏置电极(28)；所述波导(2)包括第一主波导(21)、第一分支波导(22)、第二分支波导(23)、第二主波导(24)和至少一个分支波导；其中，第一主波导(21)、第一分支波导(22)、第二分支波导(23)与第二主波导(24)组成了一个马赫‑泽德干涉光路；所述光纤固定块(3)与所述调制器芯片(1)的输出端相连接；所述光纤(27)穿设于所述光纤固定块(3)开设的通孔，并与第二主波导(24)耦合；所述光纤固定块(3)的后端面设置有反射面(4)；通过直流偏置电极(28)控制的探测光通过波导(2)的第一主波导(21)后分成两束光，第一束光通过第一分支波导(22)，第二束光通过第二分支波导(23)，两束光会聚后再分别进入第二主波导(24)和至少一个分支波导，至少一个分支波导中的至少一个分支波导的光进入所述光纤固定块(3)传输至反射面(4)并经反射面(4)反射后的光穿出光纤固定块(3)后入射到光电探测器(5)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，其特征在于包括：调制器芯片(1)、波导(2)、光纤固定块(3)、光电探测器(5)和光纤(27)；其中，所述调制器芯片(1)上设置有波导(2)和直流偏置电极(28)；所述波导(2)包括第一主波导(21)、第一分支波导(22)、第二分支波导(23)、第二主波导(24)和至少一个分支波导；其中，第一主波导(21)、第一分支波导(22)、第二分支波导(23)与第二主波导(24)组成了一个马赫-泽德干涉光路；所述光纤固定块(3)与所述调制器芯片(1)的输出端相连接；所述光纤(27)穿设于所述光纤固定块(3)开设的通孔，并与第二主波导(24)耦合；所述光纤固定块(3)的后端面设置有反射面(4)；通过直流偏置电极(28)控制的探测光通过波导(2)的第一主波导(21)后分成两束光，第一束光通过第一分支波导(22)，第二束光通过第二分支波导(23)，两束光会聚后再分别进入第二主波导(24)和至少一个分支波导，至少一个分支波导中的至少一个分支波导的光进入所述光纤固定块(3)传输至反射面(4)并经反射面(4)反射后的光穿出光纤固定块(3)后入射到光电探测器(5)。2.根据权利要求1所述的用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，其特征在于，分支波导与第二主波导(24)相交呈一定角度。3.根据权利要求1所述的用于铌酸锂电光调制器偏置电压控制的监测装置，其特征在于，分支波导与第二主波导(24)构...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建伟，夏君磊，郑国康，王兴，刘瑞丹，宁智超，黄韬，
申请(专利权)人：北京航天时代光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11