一种基于双偏振调制器的对称因子可调节的三角波形发生器制造技术

一种基于双偏振调制器的对称因子可调节的三角波形发生器。涉及光电子器件、微波光子学、信息处理等领域。该器件包括连续波激光器(1)、偏振控制器(2)、射频信号源(3)、电功分器(4)、电放大器(5)、电放大器(6)、电移相器(7)、电移相器(8)、双偏振调制器(9)、光电探测器(10)和电移相器(11)；其中双偏振调制器(9)由光功分器(91)、单驱动马赫曾德尔调制器(92)、单驱动马赫曾德尔调制器(93)、90度偏振旋转器(94)和偏振合束器(95)组成。(94)和偏振合束器(95)组成。(94)和偏振合束器(95)组成。

【技术实现步骤摘要】
two cascaded single-drive Mach-Zehnder modulators,"Opt.Express 26,7829-7841(2018).)；利用一个单驱动马赫曾德尔调制器结合一些偏振器件实现了锯齿波形的生成(C.Wei,Y.Jiang,H.Luo,R.Dong,J.Tian,Y.Zi,H.Liu,and R.Wang,"Tunable microwave sawtooth waveform generation based on one single-drive Mach-Zehnder modulator,"Opt.Express 28,8098-8107(2020).)；但这些方案生成的锯齿波形的对称因子也不可调谐，这限制了三角波形的应用范围。本专利技术提出一种对称因子可调节的三角波形发生器，通过合适地调整电放大器5，电放大器6，电移相器7，电移相器8，电移相器11，可生成对称因子从0％到100％的三角波形。

技术实现思路

[0003]本专利技术提出了一种基于双偏振调制器的对称因子可调节的三角波形发生器。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种基于双偏振调制器的对称因子可调节的三角波形发生器，其特征在于：该三角波形发生器包括连续波激光器1、偏振控制器2、射频信号源3、电功分器4、电放大器5、电放大器6、电移相器7、电移相器8、双偏振调制器9、光电探测器10和电移相器11；其中双偏振调制器9由光功分器91、单驱动马赫曾德尔调制器92、单驱动马赫曾德尔调制器93、90度偏振旋转器94和偏振合束器95组成；具体连接方式为：
[0006]连续波激光器1的输出端接偏振控制器2的输入端，偏振控制器2的输出端接双偏振调制器9的光输入端，射频信号源3的输出端接电功分器4的输入端，电功分器4的输出端分别接电放大器5的输入端和电放大器6的输入端,电放大器5的输出端接电移相器7的输入端，电放大器6的输出端接电移相器8的输入端，电移相器7的输出端接单驱动马赫曾德尔调制器92的射频输入端，电移相器8的输出端接单驱动马赫曾德尔调制器93的射频输入端，双偏振调制器9的输出端接光电探测器10的输入端，光电探测器10的输出端接电移相器11的输入端，电移相器11的输出端接示波器。
[0007]连续波激光器1与偏振控制器2，偏振控制器2与双偏振调制器9，双偏振调制器9与光电探测器10之间均采用光纤连接。射频信号源3与电功分器4，电功分器4与电放大器5，电功分器4与电放大器6，电放大器5与电移相器7，电放大器6与电移相器8，电移相器7与单驱动马赫曾德尔调制器92，电移相器8与单驱动马赫曾德尔调制器93，光电探测器10与电移相器11，电移相器11与示波器之间均采用射频线连接。
[0008]本专利技术的具体工作原理如下：
[0009]连续波激光器1发出的光信号经过偏振控制器2后进入双偏振调制器9中，偏振控制器2的作用为校准光信号的偏振状态，从而减小光信号的偏振损耗，最大化调制器的调制效率。设连续波激光器1发出光信号的光场表达式为：E
in
(t)＝E
o
exp(jω
o
t)，E
o
和ω
o
分别代表光信号的幅度和角频率。射频信号源3发出的射频信号的电场表达式为：V
RF
(t)＝V
RF
sin(ωt),V
RF
和ω分别代表电信号的幅度和角频率。单驱动马赫曾德尔调制器92偏置在正交传输点，单驱动马赫曾德尔调制器93偏置在最小传输点。
[0010]则单驱动马赫曾德尔调制器92和单驱动马赫曾德尔调制器93输出的光信号的光场表达式分别为：
[0011][0012]其中m1＝ρ1πV
RF
/(2V
π
)and m2＝ρ2πV
RF
/(2V
π
)分别代表单驱动马赫曾德尔调制器92的调制系数和单驱动马赫曾德尔调制器93的调制系数。V
π
代表调制器的半波电压。ρ1代表电放大器5的增益系数，ρ2代表电放大器6的增益系数。θ1，θ2，θ3分别代表电移相器7，电移相器8和电移相器11引起的相移。
[0013]由于单驱动马赫曾德尔调制器92和单驱动马赫曾德尔调制器93输出的光信号以彼此正交的方式输入到光电探测器10中拍频，故拍频过程互不影响，在光电探测器10中拍频各自产生的电信号的表达式为
[0014][0015]其中代表光电探测器10的响应度。
[0016]考虑小信号调制时:
[0017][0018]故光电探测器10输出的电信号可表示为
[0019][0020]则电移相器11输出电信号的表达式为
[0021][0022]理想的不同对称因子δ(对称因子定义为三角波形上升沿所经历的时间与三角波形周期的比值)的三角波形的傅里叶级数展开式可表示为：
[0023]T(t)＝DC+b
n
sin(nωt)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0024]DC代表直流项，n为正整数。
[0025]不同对称因子δ对应的b1,b2,b3值如下表所示。
[0026][0027][0028]1.当θ1＝0,θ3＝0时
[0029][0030][0031]为生成对称因子δ为0％的三角波形，需满足：
[0032][0033]由公式(8)可得：m1＝1.15，m2＝0.83。
[0034]此条件下还可生成对称因子为10％，20％和30％的三角波形，同理可计算当δ＝
10％时，m1＝1.1，m2＝0.81；当δ＝20％时，m1＝0.92，m2＝0.76；当δ＝30％时，m1＝0.49，m2＝0.53。
[0035]2.当时
[0036][0037][0038]此条件下可生成对称因子为40％的三角波形，同理计算可得：m1＝0.61，m2＝0.41。
[0039]3.当θ2＝0,m2＝0时
[0040][0041][0042]此条件下可生成对称因子为50％的三角波形(对称三角波形)。为生成对称因子为50％的三角波形(对称三角波形)，需满足
[0043][0044]可求得：当δ＝50％时，m1＝0.76。
[0045]4.当θ2＝0,时
[0046][0047][0048]此条件下可生成对称因子为60％的三角波形，同理可计算当δ＝60％时，m1＝0.61，m2＝0.41。
[0049]5.当θ1＝0,θ3＝0时
[0050][0051][0052]此条件下可生成对称因子为70％，80％，90％和100％的三角波形，同理可计算当δ＝70％时，m1＝0.49，m2＝0.53；当δ＝80％时，m1＝0.92，m2＝0.76；当δ＝90％时，m1＝1.1，m2＝0.81；当δ＝100％时，m1＝1.15，m2＝0.83；
[005本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双偏振调制器的对称因子可调节的三角波形发生器，其特征在于：该器件包括连续波激光器(1)、偏振控制器(2)、射频信号源(3)、电功分器(4)、电放大器(5)、电放大器(6)、电移相器(7)、电移相器(8)、双偏振调制器(9)、光电探测器(10)和电移相器(11)；其中双偏振调制器(9)由光功分器(91)、单驱动马赫曾德尔调制器(92)、单驱动马赫曾德尔调制器(93)、90度偏振旋转器(94)和偏振合束器(95)组成；具体连接方式为：连续波激光器(1)的输出端接偏振控制器(2)的输入端，偏振控制器(2)的输出端接双偏振调制器(9)的光输入端，射频信号源(3)的输出端接电功分器(4)的输入端，电功分器(4)的输出端分别接电放大器(5)的输入端和电放大器(6)的输入端,电放大器(5)的输出端接电移相器(7)的输入端，电放大器(6)的输出端接电移相器(8)的输入端，电移相器(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王创业，宁提纲，李雨键，裴丽，李晶，郑晶晶，王建帅，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：