一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法，包括脉冲激光器、环形器、分束器、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器、电压源和功率计，脉冲激光器与环形器连接，环形器与分束器连接，分束器与第一偏振控制器连接，第一偏振控制器与偏振选择装置连接，偏振选择装置与相位调制器连接，电压源与相位调制器连接，相位调制器与第二偏振控制器连接，第二偏振控制器与分束器的端口B3连接，环形器的端口C3与功率计连接，本发明专利技术降低测量成本,通过极值点优化并拟合曲线表达式达到提高系统测量精度的目的。

Electrooptic wave phase modulator half wave voltage measuring system and measuring method

The invention discloses a phase modulator half wave voltage measurement system and measurement methods, including pulse laser, ring, beam splitter, a first polarization controller, polarization selection device, phase modulator, second polarization controller, voltage source and power meter, pulse laser device is connected with the annular ring is connected with. A beam splitter, a beam splitter is connected with a first polarization controller, a first polarization controller is connected with the polarization selection device, polarization selection device is connected with the phase modulator, the voltage source is connected with the phase modulator, phase modulator is connected with the second polarization controller, second polarization controller is connected with the splitter port B3 port circulator and C3 power meter connection, the invention reduces the cost of measurement, the extremum point and curve fitting expression to improve the precision of measurement system.

【技术实现步骤摘要】
一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法
本专利技术涉及光通信行业，具体涉及一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法。
技术介绍
电光相位调制器在光通信、微波光子学等领域有广泛的应用，特别是在近些年发展快速的量子通信系统中，对光相位调制普遍通过电光相位调制器实现。以光纤耦合的电光相位调制器为例，其基本原理利用光纤波导介质各向异性的光电效应,即通过改变光纤外加电压来使其折射率改变,从而改变光波相位。电光相位调制器的核心参数之一就是半波电压,它表征引起相位延迟为π时所需偏置电压的改变量。它表征了相位调制器的调制效率和调制功耗,很大程度上决定相位调制器的性能。目前，常用的电光调制晶体半波电压测量方法之一是采用极值测量法，其基本原理是搭建一个光干涉仪装置，在干涉仪一臂放置相位调制器，并加载直流电压。所加电压的大小，决定了干涉仪两臂的相位差，进而使干涉仪输出光强变化。干涉仪输出光强相邻极大值和极小值所对应的直流电压之差即为半波电压。这种测量方法相对也比较简便,但会有光路光程差敏感不稳定，易受外界环境影响等缺点。近些年，研究者提出了基于萨格纳克光纤干涉仪的测量半波电压方法，在此方案中，由于干涉仪两臂传输光经历了相同的光程，所以系统较为稳定。但是此类装置和光通信模拟法一样，其测量精度依赖于极值点判断的精准。假若价值点的判断过于粗糙，就会使得测量数据精度不高。对于钛扩散型相位调制器，由于只在一个偏振方向光相位被调制，但是两个偏振方向都通光。未被调制的偏振光分量在接收端相干，会在极值上附加一个基底，使得干涉曲线极小值不能接近0，造成干涉曲线对比度降低；对于质子交换型相位调制器，由于只有一个偏振方向通过，当普通分束器等器件与其连接时，两者耦合损耗较大，造成整个光路通光强度减弱，进而使光强极值分辨率降低。对于现阶段基于Sagnac干涉仪干涉极值的测量系统，极大值和极小值都没有进行优化，使得干涉曲线对比度降低，从而使得测量精度受限。此外，由于现有的装置需要光电转换装置，示波器等贵重仪器，测量系统价格成本较高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法，本电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法不需光电转换装置，示波器等贵重仪器,达到在方案优化的状态下,提高系统测量精度和降低测量成本的目的。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种电光相位调制器半波电压测量系统，包括脉冲激光器、环形器、分束器、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器、电压源和功率计，所述环形器包括端口C1、端口C2和端口C3，所述分束器为2×2的3dB分束器，所述分束器包括端口B1、端口B2、端口B3和端口B4，所述脉冲激光器与所述环形器的端口C1连接，所述环形器的端口C2与所述分束器的端口B1连接，所述分束器的端口B4与第一偏振控制器连接，所述第一偏振控制器与偏振选择装置连接，所述偏振选择装置与相位调制器连接，所述电压源与相位调制器连接，所述相位调制器与第二偏振控制器连接，所述第二偏振控制器与分束器的端口B3连接，所述环形器的端口C3与功率计连接，所述分束器的端口B2空置。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述分束器的端口B4、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器和分束器的端口B3依次连接从而构成Sagnac环结构。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述偏振选择装置为偏振分束器，所述偏振分束器包括端口P1、端口P2和端口P3，所述第一偏振控制器与偏振分束器的端口P3连接，所述偏振分束器的端口P1与相位调制器连接，所述偏振分束器的端口P2空置，所述偏振分束器的端口P3为合束端，所述偏振分束器的P1端口输出的尾纤和相位调制器的尾纤类型相同。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述偏振选择装置为光纤检偏器，所述第一偏振控制器通过光纤检偏器与所述相位调制器连接，所述光纤检偏器的通光方向与所述相位调制器的调制偏振方向相同。作为本专利技术进一步改进的技术方案，所述环形器、分束器、第一偏振控制器和第二偏振控制器均为单模光纤尾纤器件。为实现上述技术目的，本专利技术采取的另一个技术方案为：一种电光相位调制器半波电压测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：打开脉冲激光器电源，激光脉冲依次经过环形器的端口C1、环形器的端口C2和分束器，分束器将激光脉冲分成顺时针光脉冲信号和逆时针光脉冲信号；步骤2：通过调节第一偏振控制器从而调节顺时针光脉冲信号的偏振态，观察功率计输出的示数，在功率计输出的示数达到最大值时，固定第一偏振控制器；步骤3：通过调节第二偏振控制器从而调节逆时针光脉冲信号的偏振态，观察功率计输出的示数，在功率计输出的示数达到最大值时，固定第二偏振控制器；步骤4：微调第一偏振控制器和第二偏振控制器，观察功率计输出的示数，记录功率计输出的示数的最大值；步骤5：停止调节第一偏振控制器和第二偏振控制器，通过电压源给相位调制器加载脉冲电压，相位调制器调制顺时针光脉冲信号或逆时针光脉冲信号，在相位调制器工作电压区间，电压源从预先设定的电压值开始，以ΔV为间隔逐渐增加相位调制器的调制电压，分别记录调制电压V和功率计对应输出的光功率P；步骤6：调节相位调制器的调制电压，使功率计输出的示数覆盖一次最大值，记作Pmax，功率计输出的示数覆盖一次最小值，记作Pmin，完成数据测量，执行步骤7或步骤8；步骤7：根据测量的数据，读取Pmax对应的调制电压，Pmin对应的调制电压，Pmax对应的调制电压和Pmin对应的调制电压的电压差即为所测的半波电压Vπ。；步骤8：采用曲线拟合的方法测量半波电压，具体如下：当顺时针光脉冲信号和逆时针光脉冲信号经过Sagnac环结构从而在分束器处合束并发生干涉时，干涉强度表达式为：其中为顺时针光脉冲信号和逆时针光脉冲信号在干涉时的相对相位差，满足：式中，表示脉冲光程不同或者器件作用引入的相位差，表示相位调制器加载电压引入的相位差，Vπ为半波电压，V为调制电压，由于顺时针光脉冲信号和逆时针光脉冲信号二者在Sagnac环结构内经过相同的光程和器件作用，因此所以：故有：考虑实际测量过程中偏振隔离功能的器件隔离度有限，所以极小值存在基底，拟合曲线表达式为：其中Pmax为功率计实测数据中的最大值，Pmin为功率计实测数据中的最小值，通过调制电压V和功率计输出的光功率P的拟合曲线，获得半波电压Vπ。本专利技术提供的一种电光相位调制器半波电压测量系统和测量方法，其光路结构简单,易于搭建,所涉及的Sagnac环结构光路可完美保证时域匹配,不受外界相位漂移和随机双折射的影响。通过在系统优化的加入第一偏振控制器，提高了相位调制器调制偏振方向的通光强度；通过加入偏振分束器实现偏振选择、偏振滤除，降低了相位调制器未被调制偏振光的干涉强度。通过上述作用，提高干涉极大值，降低干涉极小值，增强干涉曲线可见度，提高系统测量精度。同时，本测量系统不需光电转换装置，示波器等贵重仪器，降低测量成本,在方案优化的状态下,通过拟合曲线表达式达到提高系统测量精度的目的。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的调制电压和光功率拟合曲线图。具体实施方式下面根据图1和图2对本专利技术的具体实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：包括脉冲激光器、环形器、分束器、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器、电压源和功率计，所述环形器包括端口C1、端口C2和端口C3，所述分束器为2×2的3dB分束器，所述分束器包括端口B1、端口B2、端口B3和端口B4，所述脉冲激光器与所述环形器的端口C1连接，所述环形器的端口C2与所述分束器的端口B1连接，所述分束器的端口B4与第一偏振控制器连接，所述第一偏振控制器与偏振选择装置连接，所述偏振选择装置与相位调制器连接，所述电压源与相位调制器连接，所述相位调制器与第二偏振控制器连接，所述第二偏振控制器与分束器的端口B3连接，所述环形器的端口C3与功率计连接，所述分束器的端口B2空置。

【技术特征摘要】
1.一种电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：包括脉冲激光器、环形器、分束器、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器、电压源和功率计，所述环形器包括端口C1、端口C2和端口C3，所述分束器为2×2的3dB分束器，所述分束器包括端口B1、端口B2、端口B3和端口B4，所述脉冲激光器与所述环形器的端口C1连接，所述环形器的端口C2与所述分束器的端口B1连接，所述分束器的端口B4与第一偏振控制器连接，所述第一偏振控制器与偏振选择装置连接，所述偏振选择装置与相位调制器连接，所述电压源与相位调制器连接，所述相位调制器与第二偏振控制器连接，所述第二偏振控制器与分束器的端口B3连接，所述环形器的端口C3与功率计连接，所述分束器的端口B2空置。2.根据权利要求1所述的电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：所述分束器的端口B4、第一偏振控制器、偏振选择装置、相位调制器、第二偏振控制器和分束器的端口B3依次连接从而构成Sagnac环结构。3.根据权利要求2所述的电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：所述偏振选择装置为偏振分束器，所述偏振分束器包括端口P1、端口P2和端口P3，所述第一偏振控制器与偏振分束器的端口P3连接，所述偏振分束器的端口P1与相位调制器连接，所述偏振分束器的端口P2空置，所述偏振分束器的端口P3为合束端，所述偏振分束器的P1端口输出的尾纤和相位调制器的尾纤类型相同。4.根据权利要求2所述的电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：所述偏振选择装置为光纤检偏器，所述第一偏振控制器通过光纤检偏器与所述相位调制器连接，所述光纤检偏器的通光方向与所述相位调制器的调制偏振方向相同。5.根据权利要求3或4所述的电光相位调制器半波电压测量系统，其特征在于：所述环形器、分束器、第一偏振控制器和第二偏振控制器均为单模光纤尾纤器件。6.一种如权利要求2所述的电光相位调制器半波电压测量系统的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：打开脉冲激光器电源，激光脉冲依次经过环形器的端口C1、环形器的端口C2和分束器，分束器将激光脉冲分成顺时针...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋红岩，刘云，韩正甫，
申请(专利权)人：安徽问天量子科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34