基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于压电金属包覆光波导的电‑光N倍频信号发生器，包括激光器、转台、压电金属包覆光波导、光电二极管、用于处理反射光的计算机、光电探测器、示波器、放大电路、整形电路、电信号发生器；压电金属包覆光波导固定在转台上，激光器发射激光束射入压电金属包覆光波导上，由波导结构反射出来的反射光通过光电二极管发送给计算机；电信号发生器产生随机的脉冲序列，整形电路将脉冲序列信号整形后得到所需要的形状的信号，并发送给放大电路，放大电路输出的信号加载到压电金属包覆光波导两端；光电探测器将探测到的反射光发送给示波器，示波器用于显示电‑光N倍频信号。具有体积小，功耗低，输入频率可调等特点。

The electric light N frequency signal generator of piezoelectric metal cladding optical waveguide based on

The invention discloses an electric light N frequency signal generator of piezoelectric metal cladding optical waveguide based on laser, including the turntable, piezoelectric metal cladding optical waveguide, photoelectric diode, for reflecting light computer, photoelectric detector, oscilloscope, amplifier circuit, shaping circuit, signal generator; piezoelectric metal coating the optical waveguide is fixed on the rotating table, the laser emits a laser beam into the piezoelectric metal cladding optical waveguide, reflected by the reflection light waveguide structure by the photodiodes and sent to the computer; the signal generator generates random pulse sequence, signal shaping circuit will pulse sequence signal after shaping to obtain the required shape, and sent to the amplifier circuit, signal amplifying circuit output load to the piezoelectric metal cladding optical waveguide ends; reflected light transmitting photoelectric detector will detect the To the oscilloscope, oscilloscope is used to display the electric light N frequency signal. It has the characteristics of small size, low power consumption, adjustable input frequency and so on.

【技术实现步骤摘要】
基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器
本专利技术涉及信号发生器
，具体涉及一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器。
技术介绍
双面金属包覆波导，具有如下特点：(1)自由空间耦合技术：如果用准直激光直接照射双面金属包覆波导表面，满足波矢匹配条件(即入射光波矢的切向分量与导模的传播常数一致)，就可以激发对应的双面金属包覆波导超高阶导模，光能量耦合进波导内，这时反射光反射率会出现极小值，数值上小于0.1。如果不满足波失匹配条件，光能量无法耦合进波导内，反射率接近1；(2)超高阶导模模式密度高：在一定角度范围内，相邻模式之间的波失差异可以认为是恒定的；(3)偏振无关特性：TE模式和TM模式耦合效率相同。基于目前信号发生器体积庞大，操作步骤繁琐，信号不确定度高，重复性差，稳定性不好等问题，利用双面金属包覆波导的这些特点，设计了基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，金属波导结构简单使用方便，其超高阶导模模式密度高这一特点是实现N倍频效应的关键，并且金属波导从反射率上无法分别TE模式和TM模式，这一特性提高了信号发生器的适用性。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，解决了目前信号发生器体积庞大，操作步骤繁琐，信号不确定度高，重复性差，稳定性不好的问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种压电金属包覆光波导，其特征在于：包括耦合层，导波层和衬底层；所述耦合层采用磁控溅射的方法在导波层上表面溅射镀膜形成；所述导波层采用透明压电陶瓷材料制成；所述衬底层是在导波层下表面蒸发镀膜形成。前述的一种压电金属包覆光波导，其特征是：所述金属耦合层的厚度为30-50nm，所述导波层厚度为0.5-1.5mm，所述衬底层厚度大于200nm。前述的一种压电金属包覆光波导，其特征是：所述耦合层和衬底层材料为金或者银。一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征是：包括激光器、转台、压电金属包覆光波导、光电二极管、用于处理反射光的计算机、光电探测器、示波器、放大电路、整形电路、电信号发生器；所述压电金属包覆光波导固定在转台上，激光器发射激光束射入压电金属包覆光波导上，由波导结构反射出来的反射光通过光电二极管发送给计算机；所述电信号发生器产生随机的脉冲序列，整形电路将脉冲序列信号整形后得到所需要的形状的信号，并发送给所述放大电路，放大电路输出的信号加载到压电金属包覆光波导两端；所述光电探测器将探测到的反射光发送给示波器，示波器用于显示电-光N倍频信号。前述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征在于，还包括偏振片和小孔，所述激光器的激光发射口与偏振片、小孔、波导在同一水平线上，所述小孔为两个，分别置于偏振片两侧。前述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征在于，所述所需要的形状的信号包括三角波、锯齿波。一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生方法，其特征在于，包括步骤：1)将压电金属包覆光波导结构固定在转台上，选用激光器作为激发光源，进行光路-波导结构校准，激光束射入压电金属包覆光波导上，当反射光与入射光重合时，为校准点，此时转台角度称为零点；2)转动转台，改变激光束打到波导结构上的入射角，同时记录反射光强度，绘制反射光强度-入射角度曲线图，在曲线图上找出工作点；3)调节转台，使激光束的入射角为工作点的入射角，保持其他条件不变，光电探测器转接示波器；4)打开电信号发生器，产生随机的脉冲序列，利用整形电路将脉冲信号整形成所需要形状的信号，从小到大调节放大电路放大倍数，实现电光信号转换和N倍频信号。前述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生方法，其特征在于，所述工作点为：两个超高阶导模正中央的位置对应的入射角度。前述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生方法，其特征在于，当所需要形状的信号为三角波信号时，所述步骤4)具体实现过程为：将脉冲电信号整形成为三角波形信号，加在导波层两端电压随着三角波的函数逐渐增大的时候，导波层厚度不断增加，使得N/2个导模通过工作点，产生N/2个光脉冲信号；之后，电压随着三角波电压幅度不断减小，在下降沿实现了第N/2个光脉冲，由此实现了倍频功能，N>＝1。前述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生方法，其特征在于，当所需要形状的信号为锯齿波形信号时，所述步骤4)具体实现过程为：将脉冲电信号整形成为锯齿波信号，放大电路的放大倍数为N，增加在锯齿波信号上升沿周期中通过工作点的N个导模个数，即将一个电信号脉冲转换成为N个光脉冲，从而实现N倍频功能，N>＝1。本专利技术所达到的有益效果：本专利技术设计了一种基于压电陶瓷的压电金属包覆光波导，透明压电陶瓷的厚度会随着施加在两端的电压大小而改变，相比于其他非金属材料响应速度极快；导波层厚度不需要改变很多，就可以使一个、甚至多个超高阶导模依次通过工作点，从而产生一个甚至多个光脉冲信号；倍频后的光脉冲信号也是等间距的；基于此光波导设计了电光N倍频信号发生器，本专利技术的信号发生器基于波导结构设计，具有体积小，功耗低，输入频率可调，输出信号可控且操作方便等特点。附图说明图1是压电金属包覆的光波导结构(不含电极)；图2是本专利技术信号发生器的结构示意图；图3是利用压电金属包覆的光波导实现电光转换和倍频的基本原理图；图4是本专利技术信号发生器实现两倍频功能的波形示意图；图5是本专利技术信号发生器实现三倍频功能的波形示意图。图6是本专利技术信号发生器实现N倍频功能的波形示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示，一种压电金属包覆光波导，包括耦合层001a，导波层002b和衬底层003c；金属耦合层001a采用磁控溅射的方法在导波层002b上表面溅射镀膜形成，金属耦合层001a的厚度一般为30-50nm，确保最佳耦合效率，材料为金或者银；导波层002b厚度为1mm左右，可以为0.5-1.5mm，一般导波层可以使用任何非金属的材料，本专利技术采用透明压电陶瓷做导波层。衬底层003c在导波层002b下表面蒸发镀膜形成金属衬底层，材料同样为金或银，厚度大于200nm。对于超过200nm的金膜或者银膜来说，电磁波无法穿透。采用透明压电陶瓷做导波层，透明压电陶瓷的厚度会随着施加在两端的电压大小而改变，相比于其他非金属材料响应速度极快。如图2所示，一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，包括激光器001b、小孔002b和004b、偏振片003b(也可以不用)，转台005b、压电金属包覆光波导006b、光电二极管007b、用于处理反射光的计算机008b、光电探测器009b、示波器0010b、放大电路0011b、整形电路0012b、电信号发生器0013b；压电金属包覆光波导006b固定在转台005b上，激光器001b的激光发射口与偏振片、小孔、波导在同一水平线上，所述小孔为两个，分别置于偏振片两侧，由波导结构上反射出来的反射光通过光电二极管发送给计算机；电信号发生器产生随机的脉冲序列，整形电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电金属包覆光波导，其特征在于：包括耦合层，导波层和衬底层；所述耦合层采用磁控溅射的方法在导波层上表面溅射镀膜形成；所述导波层采用透明压电陶瓷材料制成；所述衬底层是在导波层下表面蒸发镀膜形成。

【技术特征摘要】
1.一种压电金属包覆光波导，其特征在于：包括耦合层，导波层和衬底层；所述耦合层采用磁控溅射的方法在导波层上表面溅射镀膜形成；所述导波层采用透明压电陶瓷材料制成；所述衬底层是在导波层下表面蒸发镀膜形成。2.根据权利要求1所述的一种压电金属包覆光波导，其特征是：所述金属耦合层的厚度为30-50nm，所述导波层厚度为0.5-1.5mm，所述衬底层厚度大于200nm。3.根据权利要求1所述的一种压电金属包覆光波导，其特征是：所述耦合层和衬底层材料为金或者银。4.一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征是：包括激光器、转台、压电金属包覆光波导、光电二极管、用于处理反射光的计算机、光电探测器、示波器、放大电路、整形电路、电信号发生器；所述压电金属包覆光波导固定在转台上，激光器发射激光束射入压电金属包覆光波导上，由波导结构反射出来的反射光通过光电二极管发送给计算机；所述电信号发生器产生随机的脉冲序列，整形电路将脉冲序列信号整形后得到所需要的形状的信号，并发送给所述放大电路，放大电路输出的信号加载到压电金属包覆光波导两端；所述光电探测器将探测到的反射光发送给示波器，示波器用于显示电-光N倍频信号。5.根据权利要求4所述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征在于，还包括偏振片和小孔，所述激光器的激光发射口与偏振片、小孔、波导在同一水平线上，所述小孔为两个，分别置于偏振片两侧。6.根据权利要求4所述的一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生器，其特征在于，所述所需要的形状的信号包括三角波、锯齿波。7.一种基于压电金属包覆光波导的电-光N倍频信号发生方法，其特征在于，包括步骤：1)将压电金...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚雪芬，殷澄，韩庆邦，陈秉岩，单鸣雷，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32