[发明专利]一种基于电吸收调制器偏振旋转效应的电光采样方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子技术领域，集成光学领域以及光电信号处理领域，它特别涉及基于电吸收调制器的电光采样方法。

背景技术

电光采样是一种光电信号变换技术，利用待采样的模拟信号电压通过一定的电光媒质对采样光脉冲信号的调制作用，得到强度被线性调制的光脉冲信号输出，实现模拟电信息的实时获取和测量。如图1所示，在电光采样系统的光输入端1输入高重复频率、等幅度的采样光脉冲，同时在电输入端2输入待采样模拟信号电压，在输出端3可获得光功率随模拟电信号强度变化的采样光脉冲输出。电光采样技术可用于高速信号变换和处理系统，在实现对高速器件的电特性的实时无扰检测上具有很好的应用前景。

传统的电光采样是利用电光晶体的电光效应实现的。电光晶体在外加电场的作用下，除原有的自然双折射之外还会产生附加的双折射，由附加的双折射得到的两个主折射率之差与外加电场的幅值成正比。早期的电光采样系统中采用电光晶体LiNbO₃和LiTaO₃等，虽然它们有很好的温度特性，但是介电常数大即对采样光的吸收大，有较高的损耗。后来采用的GaAs和ZnTe晶体虽然有着较小的介电常数及较高的频率响应的稳定性，但是这些利用电光晶体的电光采样方法均不利于集成，不符合光学器件集成化的发展方向。传统电光晶体的半波电压是KV量级，对于通常在1V以下的待测电信号，只能实现0.1％左右的强度调制深度(见文献王璐 刘庆纲 李锁印 等.超高速电光采样技术及应用[J].微纳电子技术，2006，43(4)：197-202.)。使用基于半导体光放大器(SOA)的电光采样方法被用来解决以往电光采样不能集成的缺点，但是它需要较高的驱动电流。此外半导体光放大器存在着载流子寿命较长的特点，制约着采样速率，所能实现的采样速率还不是非常高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电吸收调制器偏振旋转效应的电光采样的方法，它具有体积小，易于集成，调制灵敏度高及采样速率高等特点。

为了方便的描述本发明内容，首先做术语定义：

定义1 电吸收调制器的偏振旋转效应

在电吸收调制器(EAM)中，可以将输入的任意振动方向的线偏振光分成平行于波导层面和垂直于波导层面两个部分，即TE模与TM模。TE模与TM模在EAM中并不是完全独立传播的，它们通过载流子间接的联系起来，并且获得不同的吸收损耗和群速度，从而这两个模式在经过EAM之后产生吸收损耗差及相位差，引起偏振方向发生改变。在EAM之后连接一个偏振合束器，TE模与TM模在偏振合束器的透光轴上干涉，得到强度受到调制的线偏振光，这就是电吸收调制器的偏振旋转效应。(见文献Y.Liu，J.P.Turkiewicz，E.J.M.Verdurmen，H.de Waardt，G.D.Khoe and H.J.S.Dorren，“All-optical wavelength conversion by utilizing cross-polarization modulation in an electro-absorption modulator，”in Proceedings ECOC’2003，Rimini，Italy，We4.P.78，Sept.2003.)。

本发明提出了一种基于电吸收调制器偏振旋转效应的电光采样方法，其特征是它包含以下步骤：

步骤1 电光采样系统构成

如图2所示，电光采样系统由输入光纤1，第一偏振控制器4，电吸收调制器5，第二偏振控制器6，偏振合束器7和输出光纤3依次通过光连接构成；

步骤2 光学工作参数的确定

步骤2a：从电吸收调制器5的技术说明文件确定电吸收调制器5的输入反向电压的最小值V_l和最大值V_r以及电吸收调制器5允许的最大输入光强P_m；

步骤2b：在电吸收调制器5的输入电极2输入强度为V_l的反向电压，在输入光纤1中输入光功率P小于P_m的连续光，在输出光纤3输出端测量光功率大小；

步骤2c：把第一偏振控制器4的偏振方向与电吸收调制器5的波导层夹角θ_a设为45度，偏振合束器7的透光轴与电吸收调制器5的波导层夹角β设为45度，调整第二偏振控制器6偏振方向与电吸收调制器5的波导层夹角θ_b，从而为TE模与TM模引入附加相差Φ_pc，使从输出光纤3输出的光功率最大；