本发明专利技术公开了一种电光可变光衰减器，包括1/2波片或1/4波片、电光晶体、偏振分束器、复合器以及光纤准直器。任意偏振入射的光经由偏振分束器后分为两束偏振互相垂直且具有不同路径的光，这两束光的偏振方向与电光晶体的c轴的夹角均为(π/4+mπ)，通过采用在两块相同的电光晶体中间加一块1/2波片或二块1/4波片的结构，使得两束光的偏振态均向同一方向旋转90度，即两束光的偏振态经过波片后进行了相互转换，这样在通过偏振分束器、复合器和两个电光晶体后，两束光的光程差为零，那么由偏振分束器、复合器、电光晶体自然双折射引起的位相延时可以互相抵消，从而消除自然双折射的影响，提高器件的稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤通信领域中的可变光衰减器，更具体地说，是涉及一种电光可变 光衰减器。
技术介绍
在光纤通信系统中，可变光衰减器是重要的无源器件之一，它可以动态地减低或 控制光信号。阵列可变光衰减器更是密集波分复用系统中进行多通道光功率进行监控和均 衡器件的核心部件。随着通讯容量的急剧增加，人们需要具有响应时间快、插入损耗低、偏 振相性关小、可靠性好以及易于集成等优点的可变光衰减器，但是目前常见的机械性、微电 子机械系统(MEMS)、以及光纤位移型等可变光衰减器由于涉及到机械运动，难以实现较快 的响应时间，同时也缺乏长期的稳定性。其它如热光效应、光波导型等类型可变光衰减器的 制造技术尚难保证可变衰减器技术指标的稳定，且它们的插入损耗、偏振相关损耗较大。而 电光型可变光衰减器则是利用电光效应制作的可变光衰减器，因为一次电效应通常比二次 电光效应大得多，因此通常利用具有一次电光效应的各向异性的电光晶体进行电光调制。 电光调制通常分为纵向调整和横向调制，纵向调制时电光晶体所加电极方向与光传播方向 一致，虽然可以消除自然双折射的影响，但是需要在通光方向上镀透明电极或环形电极，而 且器件的驱动电压不可调；横向调制的电极方向与光传播方向垂直，除方便镀电极外，还可 以通过改变电光晶体中通光长度与电极距离的比例而改变器件的驱动电压，但其中的电光 晶体存在自然双折射的影响而引起的稳定性不好的问题。另外，利用晶体的电光效应制作 的可变光衰减器虽然具有可靠性高、响应时间快的特点，并且通过镀膜增透可使其插入损 耗降到很低，合理的结构设计可使其具有极低偏振相关性，但是目前常用的铌酸锂晶体的 一次电光系数较小，器件的驱动电压往往需要上千伏。
技术实现思路
针对现有技术中存在电光可变光衰减器横向调制时存在自然双折射的影响导致 稳定性不好的问题，本专利技术的目的是提供一种电光可变光衰减器，能够消除电光晶体、偏振 分束器及复合器自然双折射的影响。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案本专利技术提出一种电光可变光衰减器，包括1/2波片、1/2波片的两侧对称设有电光 晶体，电光晶体的上、下表面均带有金属电极，金属电极的表面与电光晶体的c轴相垂直， 其中一电光晶体的外侧设有偏振分束器、另一电光晶体的外侧设有复合器；偏振分束器以 及复合器的外侧均设有相互平行的光纤准直器；金属电极均与用于调节电场方向的电信号 调制器相连接，所述偏振分束器的入射光线与其光轴形成的平面和电光晶体的入射光线与 电光晶体的c轴形成的平面之间构成夹角，所述夹角为(π /4+m π )，其中m为整数；所述 1/2波片的光轴和电光晶体的c轴方向相同。所述电光晶体采用铌镁钛酸铅单晶，其分子结构式为(1-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3) TiO3-XPbTiO3,其中 χ 的取值范围0· 35 ≤ χ < 1。所述χ的取值范围0. 35 ≤ χ ≤ 0. 38。所述电光晶体的c轴带有极性，且c轴的极性方向相反；所述电光晶体的电场方向 相同。所述电光晶体的c轴带有极性，且c轴的极性方向相同；所述电光晶体的电场方向 相反。所述复合器与偏振分束器相同，且复合器的光轴方向与偏振分束器的光轴方向相 同。所述与偏振分束器相邻的光纤准直器的入射光方向与偏振分束器中ο光的方向 在同一直线上，与复合器相邻的光纤准直器的出射光方向与偏振分束器中e光的方向在同一直线上。所述复合器和与其相邻的电光晶体之间还设有一 1/2波片。本专利技术还提出一种电光可变光衰减器，所述电光可变光衰减器包括可变光衰减器 上半部分以及下半部分，所述可变光衰减器上半部分依次设有光纤准直器、偏振分束器、电 光晶体以及1/4波片、所述可变光衰减器下半部分与可变光衰减器上半部分对称设有光纤 准直器、复合器、电光晶体以及1/4波片，所述电光晶体的上、下表面均带有金属电极，金属 电极的表面与电光晶体的c轴相垂直；所述电光晶体的c轴均带有极性，且c轴的极性方向 相同；设于可变光衰减器上半部分的电光晶体的上表面的金属电极与设于可变光衰减器下 半部分的电光晶体的下表面的金属电极由金属导线连接至用于调节电场方向的电信号调 制器的一端，设于可变光衰减器上半部分的电光晶体的下表面的金属电极与设于可变光衰 减器下半部分的电光晶体的上表面的金属电极相接触，并接到电信号调制器的另一端；所 述1/4波片的后侧还设有用于将可变光衰减器上半部分的光线平行反射进入可变光衰减 器下半部分的直角反射镜，所述偏振分束器的入射光线与其光轴形成的平面和电光晶体的 入射光线与其c轴形成的平面之间构成夹角，所述夹角为(η /4+πιπ )，其中m为整数；所述 1/4波片的光轴和所述电光晶体的c轴方向相同。所述电光晶体采用铌镁钛酸铅单晶，其分子结构式为(1-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3) TiO3-XPbTiO3,其中 χ 的取值范围0· 35 ≤ χ < 1。所述χ的取值范围0.35≤χ≤0.38。所述可变光衰减器上半部分的光纤准直器以及可变光衰减器下半部分的光纤准 直器为一双光纤准直器。所述偏振分束器与复合器相同，所述偏振分束器与复合器采用一体或分体结构。所述可变光衰减器上半部分的1/4波片以及可变光衰减器下半部分的1/4波片为一体结构。所述可变光衰减器下半部分的电光晶体与复合器之间设有一 1/2波片。与现有技术相比，本专利技术的电光可变光衰减器具有以下的有益效果当任意偏振入射的光经由偏振分束器后分为两束偏振互相垂直且具有不同路径 的光后，这两束光的偏振方向与电光晶体的c轴的夹角均为(η /4+mπ )，这两束光进入电 光晶体后均可分解为振幅相同的ο光和e光，从而消除偏振相关损耗及偏振模色散。通过采 用在两块相同的电光晶体中间加一块1/2波片或二块1/4波片的结构，使得两束光的偏振态均向同一方向旋转90度，即两束光的偏振态经过波片后进行了相互转换，这样在通过偏 振分束器、两个电光晶体、复合器后，两束光的光程差为零，那么由电光晶体、偏振分束器、 复合器自然双折射引起的位相延时可以互相抵消，从而消除自然双折射的影响，使得输出 光强仅仅是施加在电光晶体上的电压的函数，因此具有热稳定性高、偏振相关低、偏振模色 散低的优点。作为改进，在可变光衰减器电光晶体与复合器之间设有一 1/2波片可使器件 处于常关状态，达到保护后续光学器件的效果。作为进一步的改进，电光晶体采用铌镁钛酸 铅电光晶体可使本专利技术的电光可变光衰减器具有微秒(μ s)级的响应时间，同时器件的驱 动电压可以下降至220V甚至更低，与常见的铌酸锂器件的IKV电压相比，降低了五分之四， 可以大大降低能耗并简化相应驱动电路的设计。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图；图2是本专利技术实施例1在OV及νπ/2电压下的光路及光偏振态的变化示意图；图3是本专利技术实施例2的结构示意图；图4是本专利技术实施例2在OV及νπ/2电压下的光路及光偏振态的变化示意图；图5是本专利技术实施例3的结构示意图；图6是本专利技术实施例3在OV及νπ/2电压下的光路及光偏振态的变化示意图；图7是本专利技术实施例4的结构示意图；图8是本专利技术实施例4在OV及νπ/2电压下的光路及光偏振态的变化示意图；图9是不同长宽比的电光晶体制作可变光衰减器的透过光强与电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电光可变光衰减器，其特征在于：包括１／２波片、１／２波片的两侧对称设有电光晶体，电光晶体的上、下表面均带有金属电极，金属电极的表面与电光晶体的ｃ轴相垂直，其中一电光晶体的外侧设有偏振分束器、另一电光晶体的外侧设有复合器；偏振分束器以及复合器的外侧均设有相互平行的光纤准直器；金属电极均与用于调节电场方向的电信号调制器相连接，所述偏振分束器的入射光线与其光轴形成的平面和电光晶体的入射光线与电光晶体的ｃ轴形成的平面之间构成夹角，所述夹角为（π／４＋ｍπ），其中ｍ为整数；所述１／２波片的光轴和电光晶体的ｃ轴方向相同。
【技术特征摘要】
1.一种电光可变光衰减器，其特征在于包括1/2波片、1/2波片的两侧对称设有电光 晶体，电光晶体的上、下表面均带有金属电极，金属电极的表面与电光晶体的c轴相垂直， 其中一电光晶体的外侧设有偏振分束器、另一电光晶体的外侧设有复合器；偏振分束器以 及复合器的外侧均设有相互平行的光纤准直器；金属电极均与用于调节电场方向的电信号 调制器相连接，所述偏振分束器的入射光线与其光轴形成的平面和电光晶体的入射光线与 电光晶体的c轴形成的平面之间构成夹角，所述夹角为(π /4+m π )，其中m为整数；所述 1/2波片的光轴和电光晶体的c轴方向相同。2.根据权利要求1所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述电光晶体采用铌镁钛 酸铅单晶，其分子结构式为(1-χ) Pb (Mg1/3Nb2/3) TiO3-XPbTiO3,其中 χ 的取值范围0. 35 彡 χ < 1。3.根据权利要求2所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述χ的取值范围 0. 35 彡 χ 彡 0. 38。4.根据权利要求1所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述电光晶体的c轴带有 极性，且c轴的极性方向相反；所述电光晶体的电场方向相同。5.根据权利要求1所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述电光晶体的c轴带有 极性，且c轴的极性方向相同；所述电光晶体的电场方向相反。6.根据权利要求1所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述复合器与偏振分束器 相同，且复合器的光轴方向与偏振分束器的光轴方向相同。7.根据权利要求1所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述与偏振分束器相邻的 光纤准直器的入射光方向与偏振分束器中ο光的方向在同一直线上，与复合器相邻的光纤 准直器的出射光方向与偏振分束器中e光的方向在同一直线上。8.根据权利要求1-7中任一项所述的电光可变光衰减器，其特征在于所述复合器和 与其相邻的电光晶体之间还设有一 1/2波片。9.一种电光可变光衰减器，其特征在于所述电光可变光衰减器包括可变光衰减器上 半部分以及下半部分，所述可变光衰减器上半部分依次设有光纤准直器、偏振分束器、电光...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗豪甦，林彦霆，赵祥永，李晓兵，徐海清，林迪，王升，狄文宁，吴啸，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：31
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