[实用新型]光纤延迟线相位控制的相干光探测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，具体涉及一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统。

背景技术

激光及光纤技术的飞速发展，使得相干光通信实现了又一次重要的飞跃，不仅在光通信领域得到了广泛的应用，在其他领域如传感、信号处理等也有很广的应用。由于良好的滤波性能、频带利用率高、接收灵敏度高等优势，使其成为满足通信终端高要求、解决光通信瓶颈的有效手段。相干光探测系统（参见图1）其输出信号满足：该公式成立的条件为信号光与参考光的波前在整个探测器光敏面上必须保持相同的频率和相位关系。按探测方式，相干光探测系统可分为零差探测和外差探测。当信号光与参考光频率不等，即ω_s-ω_L≠0时，称之为外差探测；当两者相等，即ω_s-ω_L=0时，称之为零差探测。零差的探测灵敏度比外差高3dB，且激光为同源，激光特性参数和光学匹配便于控制，不论是为了满足相干光探测输出信号公式成立的必要条件，还是为了采用更高效简便的零差探测，保持信号光与参考光之间相位的一致对于相干光探测的实现和性能的提升都起到了至关重要的作用。然而在常规激光通信信号传输的过程中存在光程差异，将不可避免的会引入一定的相位变化，当激光频率一致的情况下，最终的探测结果将取决于相位的变化。随着两路光信号相位差在0～2π之间变化，相干探测输出信号会产生波动，系统的接收灵敏度、信噪比和输出信号的稳定性等参数将受到不同程度的影响。如何进行相位的控制，成为信号传输接收的关键。由于光的频率极高，其具体的相位无法精确控制，而通过相位与时间的映射关系，采用传输时间控制来替代相位控制相对简单得多。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，其能够通过控制相位，补偿参考光与信号光支路间的相位差来提高接收灵敏度、信噪比及系统输出稳定性。

为解决上述问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

光纤延迟线相位控制的相干光探测系统，主要由光纤激光器、光纤分路器、调制器、光纤延迟线、光纤合路器和光电探测器组成；其中光纤激光器的输出端与光纤分路器的输入端相连；光纤分路器的第一输出端连接调制器的一个输入端，该调制器的另一个输入端与外部的RF信号发生器相连，该调制器的输出端连接光纤合路器的一个输入端；光纤分路器的第二输出端连接光纤合路器的另一个输入端；光纤延迟线串接在调制器的输出端和光纤合路器的一个输入端之间或光纤延迟线串接在光纤分路器的第二输出端和光纤合路器的另一个输入端之间；光纤合路器的输出端连接光电探测器的输入端。

为了调节两支路信号光功率，以选择合适的分光比，上述系统所述光纤分路器的第一输出端上和第二输出端上接有衰减器。

上述系统中，所述光纤激光器为中心频率是1550nm的单频激光器。

上述系统中，所述光纤合路器为保偏光纤耦合器。

上述系统中，所述光电探测器的输出端上还接有频谱分析仪和示波器。

与现有技术相比，本实用新型采用外调制方法，在激光发射光路上实现信号调制，减小激光谐振腔瞬时过程带来的许多不利因素，保证激光器的频率稳定性，有利于提高调制速率、增加传输距离，同时便于相位控制的处理。并且采用保偏光纤耦合器对两路信号进行合路混频，使两路信号的偏振态保持一致，有利于减小偏振波动带来的输出信号起伏。此为，本实用新型的核心改进点之一是在相干光探测系统中采用光纤延迟线进行相位控制，改进了传统无相位控制的相干探测系统中混频信号相位差的随机性，极大提高了相干探测信号输出的确定性，将难以精确控制的相位转换为时间控制，通过调节信号传输光程来控制相位延迟，补偿在传输过程中不可避免的相位变化，微调信号光与参考光之间的相位差，使参与混频的两路光信号满足一定的相位关系，有利于提高混频效率和探测灵敏度，提升了相干光探测的性能，增强其在光纤通信中的应用价值。

附图说明

图1为相干光探测原理图；

图2为一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统示意图；

图3为另一种光纤延迟线相位控制的相干光探测系统示意图。

具体实施方式

实施例1：