[发明专利]集成电光相位调制器半波电压的温度补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种集成电光相位调制器半波电压的温度补偿方法。

背景技术

       集成电光相位调制器是数字闭环光纤陀螺的核心器件，在调制电极上加载一定的电压可以使传播通过的光波产生相应的相位变化。当传播通过的光波产生                                               相位变化时，加载在调制电极上的电压称为半波电压，记为V_π。

半波电压与其他影响因子的关系表达式为：V_π=b×λ/(n³_e×γ×L×Γ)，其中，b为电极间距，λ为传播通过的光波波长，n _e为铌酸锂晶体的折射率，γ为晶体电光系数，L为调制波导长度，Γ为光场与电场的有效重叠系数；由此可见，集成电光相位调制器的半波电压主要与材料特性和制作工艺有关，而材料本身的特性参数是随温度变化而变化的，因此导致半波电压的数值随环境温度的变化而变化。

根据光纤陀螺数字闭环调制的基本原理，阶梯波递增(或递减阶段) 所产生的相移等于一个阶梯高度的变化量产生的相移φ_m ，而在复位阶段产生的相移却与阶梯波的整个高度有关，为了保证得到的干涉信号不出现跳变，在阶梯波的复位周期中，要求所产生的相移应为φ_m -2π；否则，会产生一定的相位漂移，导致复位周期中检测的正负半周信号差值ΔI会出现一个大的跳变，从而导致整个闭环出现不稳定现象，使得陀螺输出信号的噪声增大，同时也会严重影响光纤陀螺的标度因数的稳定。要保证复位周期内产生的相移恰好等于φ_m -2π，必须要求集成电光相位调制器具有稳定的调制特性，而调制特性的稳定又由半波电压直接决定。

因此，半波电压随环境温度变化的特性，直接影响了集成电光相位调制器的调制特性的稳定，产生相位漂移，从而影响了标度因数的稳定性。为了补偿集成电光相位调制器的相位漂移，提高标度因数的稳定性，需要对半波电压的温度特性进行一定的补偿。

目前，在集成电光相位调制器的应用中，尚未形成对其半波电压的有效补偿方法。根据实际的需求，很有必要提出有效的方法来补偿半波电压的温度特性，从而减小集成电光相位调制器的相位漂移。

发明内容

本发明的目的是针对目前集成电光相位调制器的研究中半波电压随温度变化而导致相位漂移的问题，提供一种集成电光相位调制器半波电压的温度补偿方法。

集成电光相位调制器半波电压的温度补偿方法的步骤如下：

（1）在t_min≤t≤t_max的范围内测试选用的集成电光相位调制器半波电压的温度特性，确定温度系数a和常数项b，得到半波电压与温度的关系表达式V_π=a×t+b；

（2）选取一个热敏电阻，记0℃时的阻值R₀和温度系数TCR；

（3）根据R₁= -b×TCR×R₀/a-R₀或 R₁’= b×TCR×R₀/a-R₀计算出电阻R₁或 R₁’的值；

（4）选用定值电阻R₂=R₀+R₁，R₃ =0.5×R₂或R₂’=R₀+ R₁’，R₃’=0.5×R₂’，构建调制电压温度补偿电路，输入电压为补偿前的调制电压V_out，输出电压为补偿后的调制电压，加载到集成电光相位调制器的电极上，以补偿它的半波电压的温度特性。