一种光频解调系统以及光频解调方法技术方案

技术编号：40094131 阅读：8 留言：0更新日期：2024-01-23 16:40

本申请公开了一种光频解调系统以及光频解调方法，解决现有技术检测到的光频的准确度低的技术问题。光频解调系统包括光强调制器、偏振态调制单元、分合光器、第一反射镜、延时器、第二反射镜、分光器、光电探测器以及控制器，光强调制器耦合连接于偏振态调制单元，反射镜用于将分光反射回分合光器，延时器耦合连接于分合光器；分光器将合并光分为第三分光和第四分光，并由分光器的两个第二光输出端输出，光电探测器设有两个，两个光电探测器分别耦合连接于分光器两个第二光输出端；控制器用于根据光电探测器测得的不同光强和不同偏振态的传输光的测量表征值以及光相位延迟角的解调表达式，计算待测光信号的光频。本发明专利技术实现了光频的高精度解调。

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【技术实现步骤摘要】

本申请属于光频解调，具体涉及一种光频解调系统以及光频解调方法。

技术介绍

1、在激光频率控制与分析、光纤光栅探测与解调过程中，精确的测量或获得高分辨率的光频信息是非常重要的。

2、光谱分析法是目前常用的一种测量光频信息的方法，包括使用衍射光栅的色散元件，使用fp腔谐振器或光纤光栅，使用干涉解调等。以光纤光栅探测与解调为例，在进行测量过程中，往往是通过测量光栅在不同波长下的光强信息来反映光频信息，或者是选用斜率较大的光栅来提高光频的分辨率，但是这些检测到的光频的准确度低。

技术实现思路

1、为解决目前光频检测准确度低的技术问题，本申请提供一种光频解调系统以及光频解调方法。

2、在本申请的第一方面，提供一种光频解调系统，包括：

3、光强调制器，用于耦合连接于待测光信号，以将所述待测光信号调制为不同光强的第一传输光；

4、偏振态调制单元，耦合连接于所述光强调制器，以将所述第一传输光调制为不同偏振态的第二传输光；

5、分合光器，设有第一光输入端、第一光输出端、第一分光端和第二分光端，所述第一光输入端耦合连接于所述偏振态调制单元，以将所述第二传输光分为第一分光和第二分光，并分别从所述第一分光端和所述第二分光端输出，所述分合光器用于将所述第一分光端和所述第二分光端进入的两束反射光合并为合并光；

6、第一反射镜，用于将所述第一分光反射回所述分合光器的第一分光端；

7、延时器，耦合连接于所述分合光器的第二分光端；</p>

8、第二反射镜，用于将所述延时器传递的第二分光反射回所述延时器；

9、分光器，设有第二光输入端和两个第二光输出端，所述第二光输入端耦合连接于所述分合光器的第一光输出端，以将所述合并光分为第三分光和第四分光，并由所述分光器的两个第二光输出端输出，所述分光器与所述分合光器的第一光输出端光轴平行；

10、两个光电探测器，分别耦合连接于所述分光器两个所述第二光输出端；

11、控制器，用于根据所述光电探测器测得的不同光强和不同偏振态的传输光的测量表征值以及光相位延迟角的解调表达式，计算待测光信号的光频。

12、在一些实施方式中，所述分合光器与所述分光器之间还设有四分之一波片，所述四分之一波片与所述分合光器的第一光输出端的光轴以及所述分光器的光轴平行。

13、在一些实施方式中，所述第一反射镜和所述第二反射镜均为法拉第反射镜。

14、在一些实施方式中，所述分光器和所述光电探测器之间设有第一双光纤准直器，所述第一双光纤准直器设有两个分别耦合连接于所述分光器的两个第二光输出端的准直输入端以及两个分别与两个所述光电探测器耦合连接的准直输出端；在所述延时器为光纤延迟线时，所述光频解调系统还包括位于所述分合光器和所述延时器之间的第一单光纤准直器。

15、在一些实施方式中，所述偏振态调制单元包括沿光路依次设置的第一光开关、第二双光纤准直器和第一起偏器，第一光开关设有第三光输入端和两个第三光输出端，所述第一光开关的第三光输入端耦合连接于所述光强调制器，所述第二双光纤准直器的两个准直输入端分别连接于所述第一光开关的两个第三光输出端，所述第一起偏器的两个起偏输入端耦合连接于所述第二双光纤准直器的两个准直输出端，所述第一起偏器的起偏输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端、且光轴成45°。

16、在一些实施方式中，所述光强调制器设有两个调制输出端，所述偏振态调制单元包括第一0°起偏器、90°起偏器以及第二光开关，所述第二光开关设有第四光输出端以及两个第四光输入端，两个所述第四光输入端分别耦合连接于所述第一0°起偏器以及90°起偏器，所述第四光输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端；所述第一0°起偏器以及90°起偏器均与分合光器第一光输入端光轴成45°。

17、在一些实施方式中，所述偏振态调制单元包括沿光路依次设置于所述光强调制器和所述分合光器之间的第二0°起偏器以及可调90°起偏器；所述第二0°起偏器与分合光器第一光输入端光轴成45°。

18、在一些实施方式中，所述偏振态调制单元包括第三0°起偏器、第三光开关、第一90°法拉第旋转器、2*1耦合器，所述第三0°起偏器耦合连接于所述光强调制器，所述第三光开关设有第五光输入端和两个第五光输出端，所述第五光输入端耦合连接于所述第三0°起偏器，所述第三光开关的其中一个第五光输出端耦合连接于所述耦合器的一个耦合输入端，所述第一90°法拉第旋转器的两端耦合连接于所述第三光开关的另一个第五光输出端以及所述耦合器的另一个耦合输入端，所述耦合器的耦合输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端；所述第三0°起偏器与所述分合光器的第一光输入端光轴成45°。

19、在一些实施方式中，所述偏振态调制单元包括：

20、第四0°起偏器，耦合连接于所述光强调制器；

21、第四光开关，设有第六光输入端和两个第六光输出端，所述第六光输入端耦合连接于所述第四0°起偏器；

22、第二90°法拉第旋转器，耦合连接于其中一个所述第六光输出端；

23、第三双光纤准直器，所述第三双光纤准直器的两个准直输入端分别耦合连接于另一个所述第六光输出端和所述第二90°法拉第旋转器；

24、合光器，所述合光器的两个合光输入端一一耦合连接于所述第三双光纤准直器的两个准直输出端，所述合光器的合光输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端。

25、合光器选用pbs时，第二0°起偏器与合光器与第四光开关的输出轴光轴平行，另一个呈90°。

26、在本申请的第二方面，提供一种光频解调方法，适用于第一方面的光频解调系统，所述光频解调方法包括：

27、测试步骤：将光频解调装置的光强调制器与待测光信号耦合连接，使得每个光电探测器输出90°偏振态下第一光强和第二光强下的测量表征值，以及0°偏振态下第一光强和第二光强下的测量表征值；

28、计算步骤：将八个测量表征值代入光相位延迟角的解调表达式，计算待测光源的光频。

29、在一些实施方式中，所述光相位延迟角的解调表达式为：

30、或，

31、

32、其中：△u11m为一个光电探测器在90°偏振态时第一光强和第二光强下的测量表征值的差值，△u12m为另一个光电探测器在90°偏振态时第一光强和第二光强下的测量表征值的差值，△u21m为一个光电探测器在0°偏振态时第一光强和第二光强下的测量表征值的差值，△u22m为另一个光电探测器在0°偏振态时第一光强和第二光强下的测量表征值的差值。

33、根据本申请实施例提供的本申请实施例提供的光频解调系统包括光强调制器、偏振态调制单元、分合光器、第一反射镜、延时器、第二反射镜、分光器、光电探测器以及控制器。其中，光强调制器可将待测光信号调制为不同光强的第一传输光，例如，光强调制器将待测光信号调制为第一光强本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光频解调系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光频解调系统，其特征在于，所述分合光器与所述分光器之间还设有四分之一波片，所述四分之一波片与所述分合光器的第一光输出端的光轴以及所述分光器的光轴平行。

3.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述分光器和所述光电探测器之间设有第一双光纤准直器，所述第一双光纤准直器设有两个分别耦合连接于所述分光器的两个第二光输出端的准直输入端以及两个分别与两个所述光电探测器耦合连接的准直输出端；在所述延时器为光纤延迟线时，所述光频解调系统还包括位于所述分合光器和所述延时器之间的第一单光纤准直器。

4.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述偏振态调制单元包括沿光路依次设置的第一光开关、第二双光纤准直器和第一起偏器，第一光开关设有第三光输入端和两个第三光输出端，所述第一光开关的第三光输入端耦合连接于所述光强调制器，所述第二双光纤准直器的两个准直输入端分别连接于所述第一光开关的两个第三光输出端，所述第一起偏器的两个起偏输入端耦合连接于所述第二双光纤准直器的两个准

5.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述光强调制器设有两个调制输出端，所述偏振态调制单元包括第一0°起偏器、90°起偏器以及第二光开关，所述第二光开关设有第四光输出端以及两个第四光输入端，两个所述第四光输入端分别耦合连接于所述第一0°起偏器以及90°起偏器，所述第四光输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端；所述第一0°起偏器以及90°起偏器均与分合光器第一光输入端光轴成45°。

6.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述偏振态调制单元包括沿光路依次设置于所述光强调制器和所述分合光器之间的第二0°起偏器以及可调90°起偏器；所述第二0°起偏器与分合光器第一光输入端光轴成45°。

7.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述偏振态调制单元包括第三0°起偏器、第三光开关、第一90°法拉第旋转器、耦合器，所述第三0°起偏器耦合连接于所述光强调制器，所述第三光开关设有第五光输入端和两个第五光输出端，所述第五光输入端耦合连接于所述第三0°起偏器，所述第三光开关的其中一个第五光输出端耦合连接于所述耦合器的一个耦合输入端，所述第一90°法拉第旋转器的两端耦合连接于所述第三光开关的另一个第五光输出端以及所述耦合器的另一个耦合输入端，所述耦合器的耦合输出端耦合连接于所述分合光器的第一光输入端；所述第三0°起偏器与所述分合光器的第一光输入端光轴成45°。

8.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述偏振态调制单元包括：

9.一种光频解调方法，适用于权利要求1-8任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述光频解调方法包括：

10.根据权利要求9所述的光频解调方法，其特征在于，所述光相位延迟角的解调表达式为：

...

【技术特征摘要】

1.一种光频解调系统，其特征在于，包括：

5.根据权利要求1-2任一项所述的光频解调系统，其特征在于，所述光强调制器设有两个调制输出端，所述偏振态调制单元包括第一0°起偏器、90°起偏器以及第二光开关，所述第二光开关设有第四光输出端以及两个第四光输入端，两个所述第四光输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鹏辉，
申请(专利权)人：河北省机电一体化中试基地有限公司，
类型：发明
国别省市：

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