一种保偏光纤高速电光器件制造技术

本专利涉及光学器件技术领域，为一种保偏光纤高速电光器件。包括输入保偏光纤、输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器、输出端准直器、输出保偏光纤以及壳体；输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器以及输出端准直器安装在壳体内；输入保偏光纤、输出保偏光纤安装在壳体外表面；壳体外表面固定的信号插座通过引线与电光调制器连接；线偏振光从输入保偏光纤穿过输入端准直器得到入射光，经起偏器得到竖直的线偏振光，经过电光调制器变成水平偏振光，再透过检偏器得到输出光；输出光由输出端准直器从输出保偏光纤输出；本专利承受光功率较高，工作电压较低、调制频率较高，其输入输出采用了保偏光纤，能很方便地与光纤激光系统连接工作。

【技术实现步骤摘要】
一种保偏光纤高速电光器件
本专利涉及光学器件
，具体为一种保偏光纤高速电光器件。
技术介绍
电光调制器是人们研究最多也运用最多的光调制器，它利用晶体的电光效应实现对光信号的调制。电光调制有波导型电光调制器和空间型电光调制器两大类。波导型电光调制器工作电压低(通常小于5V)、调制速度快(光脉冲上升/下降时间约0.01ns)、调制频率高(约40GHz)，是光通信领域常用的高速调制器，但其承受光功率较低(通常小于50mw)、存在工作点发生漂移等问题。这种波导型电光调制器输入输出是保偏光纤，能很方便地与光通信系统连接工作。常用的空间型电光调制器承受光功率很高(1000w以上)，但工作电压高(通常为数千伏电压)、调制频率低(通常小于100KHz)。这是因为电压越高，高压发生器产生的电压脉冲的上升/下降时间越长，调制频率越低。当电压高达数千伏电压时，电压脉冲的上升/下降时间通常为10ns量级，调制频率不到100KHz。这种电光调制器通常用于调制频率要求不高的高功率激光腔内，起调Q作用。这种空间型电光调制器输入输出没有光纤，通过调节光路安装在激光系统中工作。为了适应激光通信的要求，人们开发了低电压的空间型电光调制器，其承受光功率较高(瓦级)，工作电压约200v、调制频率约100MHz。这种电光调制器输入输出没有光纤，不能与近年来飞速发展的光纤激光器熔接在一起工作，而且工作电压较高、调制频率较低，不能满足激光通信的大容量要求。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利的目的在于提供一种保偏光纤高速电光器件，它具有承受光功率较高(瓦级)，工作电压较低(小于100v)、调制频率较高(大于1GHz)等特点，并且其输入输出采用了保偏光纤，能很方便地与光纤激光系统连接工作。为了实现上述目的，本专利采用的技术方案如下：一种保偏光纤高速电光器件，包括输入保偏光纤、输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器、输出端准直器、输出保偏光纤以及壳体；输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器以及输出端准直器安装安装在壳体内；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体的外表面；在壳体外表面固定有信号插座；信号插座通过引线与电光调制器连接；线偏振光从输入保偏光纤穿过输入端准直器得到入射光，入射光经起偏器得到竖直方向的线偏振光，该竖直偏振光经过电光调制器被改变成水平偏振光，水平偏振光透过所述检偏器得到输出光；该输出光经过输出端准直器从输出保偏光纤输出。所述电光调制器的个数至少为一个，若为多个时，则将多个电光调制器通过串联进行连接。所述电光调制器包括介质块、电光晶体、电极；所述电光调制器包括介质块、电光晶体、电极；所述电光晶体一面通过导电胶粘接在介质块上，在电光晶体的另一面镀有电极；电光调制器的电极通过引线连接到所述信号插座上，电极与导电胶在电光晶体上形成电场。所述电光晶体的厚度d比入射光的束腰直径大0.05mm～0.15mm。所述介质块、电极、电光晶体的长度一致。所述电光晶体的长度与其厚度之比大于或等于80。相比现有技术，本专利具有如下有益效果：1、采用了降低电光调制器的工作电压(半波电压)的设计模式。把电光晶体安装在介质块(用不导电但导热率高的材料如石英晶体等材料制作)上，介质块对电光晶体起着支撑固定的作用，这样就能对电光晶体进行研磨减薄，使电光晶体的厚度从常规的几毫米减薄到约0.5mm。电光晶体厚度越薄，其半波电压越低，电压脉冲的上升/下降时间越小，调制频率越高，这样就能获得较高的调制速度和调制频率。2、为了进一步降低电光调制器的工作电压，在介质块上设置了两个或多个电光晶体。3、本专利的电光调制器的内部安装了起偏器和检偏器，以获得较高的偏振消光比。4、本专利的电光调制器内部安装了输入端准直器与输出端准直器，这两个准直器分别与保偏光纤连接，这样通过光纤融合就能很方便地与光纤激光系统连接工作。5、本专利的电光调制器没有采用波导型电光调制器中的马赫曾德(Mach-Zehnder)双臂干涉结构，因此避免了马赫曾德结构特有的工作点发生漂移问题。6、输入端准直器3和输出端准直器10是用激光焊接在壳体上的，机械稳定性高，环境适应性强。附图说明图1为本专利的主结构示意图；图2为本专利的电光调制器的立体图；图3为本专利使用了两个电光晶体的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利作进一步详细说明。实施例1如图1所示，本专利的保偏光纤电光调制器，包括输入保偏光纤1、输入端准直器3、起偏器5、电光调制器13、检偏器9、输出端准直器10、输出保偏光纤11以及壳体2；输入端准直器3、起偏器5、电光调制器13、检偏器9以及输出端准直器10安装在壳体2内；输入保偏光纤1和输出保偏光纤11安装在壳体2的外表面；在壳体2外表面固定有信号插座14；信号插座14通过引线与电光调制器13连接；输入保偏光纤1和输出保偏光纤11采用的是保偏光纤，起偏器5和检偏器9的偏振态相互垂直。输入端准直器3和输出端准直器10是用激光焊接在壳体上的。线偏振光穿过输入保偏光纤1和输入端准直器3得到入射光4，入射光4经起偏器5进一步提高偏振度，得到竖直方向的线偏振光，被电光调制器13改变成水平偏振光，水平偏振光透过检偏器9得到输出光12。输出光12经过输出端准直器10进入输出保偏光纤11。当信号插座14(射频插座)输入的电压为幅度调制信号时，输出光12的强度就随调制信号的幅度变化而变化，实现调制功能。如图1和图2所示，电光调制器13的结构包括用导电胶15把较厚的电光晶体7粘接固定在介质块6上，再研磨减薄电光晶体7的厚度d，在电光晶体7上镀有电极8，电光调制器的电极8通过引线连接到所述信号插座14上，电极8与导电胶15在电光晶体7上形成电场，电光调制器根据该电场进行工作；其中，介质块6通过硅橡胶16粘接在外壳2上，电光晶体7的厚度d要与输入端准直器3的光束束腰直径相匹配。厚度d过大，不利于降低电光调制器的半波电压；厚度d过小，又会要挡住光束，浪费激光能量。根据实验情况，厚度d比入射光4的束腰直径大0.1mm比较合适。例如，当入射光4的束腰直径为0.4mm时，电光晶体7的厚度d取0.5mm。电光调制器的半波电压Vπ为：(1)式中，λ是光波长，n是电光晶体折射率，γ13是电光晶体的电光系数，d是电光晶体的厚度，L是电光晶体的长度。从(1)式可知，制作低电压电光调制器主要从两方面着手：选择电光系数大的电光晶体材料、增大晶体纵横比即减小电光晶体的厚度d、增加电光晶体的长度L。铌酸锂是常用的电光晶体材料，晶体生长工艺成熟、晶体尺寸大、价格低廉、折射率及电光系数较大，把它制作成长度L为50mm、厚度d为0.5mm的铌酸锂电光晶体，其纵横比L/d达到了100，其半波电压只有78V。实施例2为了进一步降低电光调制器的工作电压，如图3所示，在介质块上串联设置了两个或多个电光晶体。这些电光晶体成倍增加了光与电场的相互作用的长度，因此可以成倍降低电光调制器的半波电压。例如，把两个长度L为50mm、厚度d为0.5mm的铌酸锂电光晶体串联工作时，其半波电压只有39V，电压脉冲的上升/下降时间不到0.5ns，调制频率可以达到2GHz。本专利的上述实施例仅仅是为说明本专利所作的举例，而并非是对本专利的实施方式的限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保偏光纤高速电光器件，其特征在于，包括输入保偏光纤、输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器、输出端准直器、输出保偏光纤以及壳体；输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器以及输出端准直器安装在壳体内；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体的外表面；在壳体外表面固定有信号插座；信号插座通过引线与电光调制器连接；线偏振光从输入保偏光纤穿过输入端准直器得到入射光，入射光经起偏器得到竖直方向的线偏振光，该竖直偏振光经过电光调制器被改变成水平偏振光，水平偏振光透过所述检偏器得到输出光；该输出光经过输出端准直器从输出保偏光纤输出。

【技术特征摘要】
1.一种保偏光纤高速电光器件，其特征在于，包括输入保偏光纤、输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器、输出端准直器、输出保偏光纤以及壳体；输入端准直器、起偏器、电光调制器、检偏器以及输出端准直器安装在壳体内；输入保偏光纤和输出保偏光纤安装在壳体的外表面；在壳体外表面固定有信号插座；信号插座通过引线与电光调制器连接；线偏振光从输入保偏光纤穿过输入端准直器得到入射光，入射光经起偏器得到竖直方向的线偏振光，该竖直偏振光经过电光调制器被改变成水平偏振光，水平偏振光透过所述检偏器得到输出光；该输出光经过输出端准直器从输出保偏光纤输出。2.根据权利要求1所述的保偏光纤高速电光器件，其特征在于，所述电光调制器的个数至少为一个，若为多个时，则将多个电光调制器通过串联进行连接。3.根据权利要求1所述的保偏光纤高...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泽红，何晓亮，吴中超，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十六研究所，
类型：新型
国别省市：重庆,50