一种可温控的电光振幅调制器及测试方法技术

本发明专利技术属于激光调制技术领域，具体涉及一种可温控的电光振幅调制器及测试方法。本发明专利技术目的在于提高电光振幅调制的线性调制性能，且减小外部温度变化对调制器性能的影响，本发明专利技术包括一号底座，在所述一号底座上设有绝缘垫片，所述缘垫片为长方体结构，在所述绝缘垫片上设有二号底座，且使得二号底座的一边与绝缘垫片的一边贴合，其余三边留有间隙，本发明专利技术通过装置和测试方法的结合使用，对振幅调制器的线性工作区和信号幅度进行优化，提高了振幅调制的线性调制性能，得到较好的振幅调制信号，增强了调制器的实施效果。

A temperature controlled electro-optic amplitude modulator and its test method

【技术实现步骤摘要】
一种可温控的电光振幅调制器及测试方法
本专利技术属于激光调制
，具体涉及一种可温控的电光振幅调制器及测试方法。
技术介绍
电光调制器是高速光通信的关键器件,它可以对激光器发射光波的幅度或相位进行调制,使输入信号施加到光载波上进行传输,光调制器不仅可改变光波的强度,还可调制光波的偏振态。光纤通信系统对调制的要求是：(1)高调制速率和宽调制带宽；(2)低驱动电压；(3)高消光比；(4)低插入损耗。铌酸锂(LINBO3)晶体作为一种优良的横向电光调制材料，具有驱动电压低、插入损耗小、光谱工作范围宽、消光比高和易于大规模生产等优点，在光通信、光信号传输、电光开关等领域得到了广泛的应用。市场上现有的电光振幅调制器都没有施加温控设施，其原因主要是因为加温控设置很占空间，且耗资大成品效果不好，为了方便批量生产都是裸露的晶体直接加电极的配置；但在实际实验中温度的波动对电光振幅调制的影响很大，导致振幅调制信号不稳定或引入位相调制器信号等，从而光场信号的振幅调制将引入额外无用信号，影响正常使用，尤其是对于量子光学中量子通信和量子态的传输的应用，将直接引入额外噪声而直接导致传输的量子信息无法有效提取。因此，温控的设置是非常必要的。理想情况下光线沿着铌酸锂晶体的光轴方向传播，并且在理论分析时不考虑自然双折射的影响，但是，实际应用中光线与光轴完全校准是不可能实现的，这就会造成理论与实际之间存在误差。分析铌酸锂晶体在近轴及非近轴情况下的横向电光效应，对于利用角度调节以改善其电光性能具有指导意义。同时，近轴及非近轴条件下晶体的电光特性对既需要利用晶体双折射效应进行分束或者合束，又需要利用其电光效应产生附加相移的新型电光器件来说是至关重要的。本专利技术提出一种温控电光振幅调制器，其中晶体的温度可控，振幅调制采用简单的装置即可实现。
技术实现思路
本专利技术目的在于提高电光振幅调制的线性调制性能，且减小外部温度变化对调制器性能的影响。如图12所示，通过对不同晶体主轴加电压对晶体折射率主轴变化的分析，选取了调制性能强且方便经济的铌酸锂晶体作为调制晶体，铌酸锂晶体在Z轴通光，X或Y轴加电场的情况下均无自然双折射效应(自然双折射是只在加电场之前晶体折射率的变化，即在没有施加外电场时，通过晶体的两个偏振分量o光和e光之间就有相位差的存在)，但是加了电场之后无论是X，Y轴都会变为双轴晶体，只是X轴上加电压根据公式有两个交叉项，故会经历两次坐标变换，一次是绕Z轴旋转45°，而后的变换与Y轴一样。在实际进行电光振幅调制器的设计时，采用铌酸锂晶体，在X轴上加电压，Z轴通光，无自然双折射，但是X，Z轴会绕Y轴旋转一个小的角度，即在X’，Y’的一个方向上，振幅会投影，但Y轴不转动，故采用两块晶体并排并且互成90°串联的方式可以消除这个投影差。由于在Z轴通光，其余轴加电压时，铌酸锂晶体无自然双折射现象，坐标变换后发现当在晶体主轴X轴方向加电压时且光沿Z轴传播时晶体的折射率主轴变化满足振幅调制的线性需要，理论研究发现在X轴方向加电压时晶体折射率椭球的主轴会发生两次变换，但对振幅调制有用的变换仅仅是绕通光轴Z轴的坐标变换，而绕Y轴的坐标变换虽然变换角度微小，但是依然会是影响振幅调制的重要因素之一，因此此专利技术，利用两块尺寸，性能完全相同的铌酸锂晶体的光轴互成90°串联排列用以补偿晶体加电压后沿Y轴的振幅投影；温控设计部分，先利用一种绝缘导热的材料将晶体包裹，而后在材料的外围将设计好的保温铜炉包裹住这些包裹着晶体的材料，在块晶体中间的保温铜炉上插入热敏电阻，插入热敏电阻以此用温控仪来监视晶体温度的变化，保温铜炉的上下两个横截面全部贴敷上用以反馈控温的半导体制冷器(TEC)，并且设计了本装置用以固定带温控装置的电光晶体。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种可温控的电光振幅调制器，包括一号底座，在所述一号底座上设有绝缘垫片，所述缘垫片为长方体结构，在所述绝缘垫片上设有二号底座，且使得二号底座的一边与绝缘垫片的一边贴合，其余三边留有间隙，在所述二号底座上并排设有多个一号半导体制冷器，在多个所述一号半导体制冷器上设有保温铜炉，在所述保温铜炉上并排设有多个二号半导体制冷器，在所述保温铜炉的前后端面分别固定设有一号绝热保温层和二号绝热保温层，在所述保温铜炉的左右端面均固定设有一个三号绝热保温层，在所述外壳套的上端面设有多个接头孔，在所述外壳套的左右端面对称设有多个通光孔，在所述绝缘垫片上设有外壳套，且使得外壳套的边缘与绝缘垫片的边缘紧密贴合，并使得外壳套套设在二号底座的外部，在一号底座与二号底座间的放置的绝缘垫片，主要是用来放置平台与二号底座间的电热交换；绝缘垫片三边留有的间隙是用来放置外壳套，使其完美与二号底座间成为一个长方体盒；通过将多个一号半导体制冷器紧密并排的布局在二号底座上，其中并排的一个面除了与二号底座紧密接触，另一个面完全用胶粘在铜炉上，这多个串联的一号半导体制冷器既将铜炉的一个侧面完全覆盖防止热量流失，又可以通过自身的冷热调节能力对铜炉控温，其对立面的二号半导体制冷器亦是同样功能；一号绝热保温层设有沉头孔用塑料螺丝固定在铜炉上，将其中一个面完全覆盖放置热量传导；二号绝热保温层与一号绝热保温层类似，唯一区别是开了一个用以出晶体电极间的线的孔和一个用以出热敏电阻线的孔，与铜炉侧壁的多个出线孔完全一致；铜炉前后端面的三号绝热保温层都设有沉头孔用塑料螺丝固定在铜炉上，防止热传导，中间开有与外壳套的通光孔完全一致的孔；---通过这样的设计将铜炉外部六个面全覆盖(其中两个侧面用来半导体体制冷器来控温,其余四个面全部将铜表面覆盖绝热的保温层以防止与外部热传导)可以达到更好的控温目的。进一步，所述二号底座包括固定座和挡板，所述固定座和挡板一体成型为L形，在所述固定座的中部设有一号突棱，在所述挡板和一号突棱之间设有一号导热斜面，且使得一号导热斜面从挡板向一号突棱方向向下倾斜，在所述一号突棱的前端设有平台，在所述外壳套的前面板内壁设有二号突棱和二号导热斜面，且使得二号导热斜面和二号半导体制冷器紧密贴合，通过在所述挡板和突棱之间设有一号导热斜面，使得保温铜炉可以设置在斜面上，这样不仅方便放置起偏器，因为只考虑在水平方向与竖直方向上进行光调制能使得铜炉表面完全不和外壳套接触，避免两者间产生热交换且有利于节省空间。再进一步，所述保温铜炉包括铜炉本体和铜炉盖，所述铜炉盖固定设置在铜炉本体上，所述铜炉本体为左右两端开口的槽形结构，在所述铜炉本体的凹槽内壁和底部均设有凸起，在所述铜炉本体的前端面设有出线孔和热敏电阻安装孔，在所述热敏电阻安装孔内设有热敏电阻，并用绝热材料密封热敏电阻安装孔，用来采集保温铜炉的温度。铜炉本体与盖可分开主要是为了方便装晶体和排列晶体的电极线，在铜炉本体的凹槽内壁和底部均设有的凸起是用来粘贴晶体(凸起位置不一样是由于两晶体的X、Y轴反向平行)，铜炉本体的出线孔开在侧壁中间主要是为了将两个晶体电极间的线引出去，这样设置最节省空间且排线布局更合适。一种可温控的电光振幅调制器对光场振幅分量施加调制信号的测试方法，包括以下步骤:...

【技术保护点】
1.一种可温控的电光振幅调制器，其特征在于：包括一号底座(1)，在所述一号底座(1)上设有绝缘垫片(2)，所述缘垫片(2)为长方体结构，在所述绝缘垫片(2)上设有二号底座(3)，且使得二号底座(3)的一边与绝缘垫片(2)的一边贴合，其余三边留有间隙，在所述二号底座(3)上并排设有多个一号半导体制冷器(5)，在多个所述一号半导体制冷器(5)上设有保温铜炉(6)，在所述保温铜炉(6)上并排设有多个二号半导体制冷器(7)，在所述保温铜炉(6)的前后端面分别固定设有一号绝热保温层(8)和二号绝热保温层(9)，在所述保温铜炉(6)的左右端面均固定设有一个三号绝热保温层(10)，在所述外壳套(4)的上端面设有多个接头孔(401)，在所述外壳套(4)的左右端面对称设有多个通光孔(402)，在所述绝缘垫片(2)上设有外壳套(4)，且使得外壳套(4)的边缘与绝缘垫片(2)的边缘紧密贴合，并使得外壳套(4)套设在二号底座(3)的外部。/n

【技术特征摘要】
1.一种可温控的电光振幅调制器，其特征在于：包括一号底座(1)，在所述一号底座(1)上设有绝缘垫片(2)，所述缘垫片(2)为长方体结构，在所述绝缘垫片(2)上设有二号底座(3)，且使得二号底座(3)的一边与绝缘垫片(2)的一边贴合，其余三边留有间隙，在所述二号底座(3)上并排设有多个一号半导体制冷器(5)，在多个所述一号半导体制冷器(5)上设有保温铜炉(6)，在所述保温铜炉(6)上并排设有多个二号半导体制冷器(7)，在所述保温铜炉(6)的前后端面分别固定设有一号绝热保温层(8)和二号绝热保温层(9)，在所述保温铜炉(6)的左右端面均固定设有一个三号绝热保温层(10)，在所述外壳套(4)的上端面设有多个接头孔(401)，在所述外壳套(4)的左右端面对称设有多个通光孔(402)，在所述绝缘垫片(2)上设有外壳套(4)，且使得外壳套(4)的边缘与绝缘垫片(2)的边缘紧密贴合，并使得外壳套(4)套设在二号底座(3)的外部。


2.根据权利要求1所述的一种可温控的电光振幅调制器，其特征在于：所述二号底座(3)包括固定座(301)和挡板(302)，所述固定座(301)和挡板(302)一体成型为L形，在所述固定座(301)的中部设有一号突棱(305)，在所述挡板(302)和一号突棱(305)之间设有一号导热斜面(303)，且使得一号导热斜面(303)从挡板(302)向一号突棱(305)方向向下倾斜，在所述一号突棱(305)的前端设有平台(304)，在所述外壳套(4)的前面板内壁设有二号突棱(403)和二号导热斜面(404)，且使得二号导热斜面(404)和二号半导体制冷器(7)紧密贴合。


3.根据权利要求1所述的一种可温控的电光振幅调制器，其特征在于：所述保温铜炉(6)包括铜炉本体(601)和铜炉盖(602)，所述铜炉盖(602)固定设置在铜炉本体(601)上，所述铜炉本体(601)为左右两端开口的槽形结构，在所述铜炉本体(601)的凹槽内壁和底部均设有凸起(603)，在所述铜炉本体(601)的前端面设有出线孔(604)和热敏电阻安装孔(605)，在所述热敏电阻安装孔(605)内设有热敏电阻，并用绝热材料密封热敏电阻安...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雅君，李瑞鑫，郑耀辉，田龙，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14