[发明专利]光纤相位补偿器及其使用方法

权利要求书

1.光纤相位补偿器，包括单纵模激光器、光纤耦合器、光纤干涉仪、压电陶瓷、传输光纤和反馈控制电路，在传输光纤两端设置第一波分复用器和第二波分复用器；单纵模激光器发出波长与传输光信号波长不同的激光，接入2×2光纤耦合器的第一端口分为两束，其第二端口输出的一束激光输入第一波分复用器的透射端，传输光信号输入第一波分复用器的反射端，二者共同由第一波分复用器的公共端输出至传输光纤，传输光纤的一段缠绕在压电陶瓷上，传输光纤的另一端连接第二波分复用器的公共端，第二波分复用器的反射端输出传输光信号，透射端输出单纵模激光信号送到第二光纤反射镜，第二光纤反射镜将单纵模激光信号反射，经传输光纤返回，从第一波分复用器的公共端进入，再由第一波分复用器的透射端进入2×2光纤耦合器的第二端口；而2×2光纤耦合器分出的另一束单纵模激光信号由其第三端口送至第一光纤反射镜被反射，作为本地单纵模激光信号返回2×2光纤耦合器的第三端口，2×2光纤耦合器作为光纤干涉仪，本地单纵模激光信号与经传输光纤返回的单纵模激光信号产生干涉，2×2光纤耦合器的第四端口输出干涉光信号接入光电探测器转为电信号送入反馈控制电路，反馈控制电路根据所得干涉光信号对应的电信号产生的对压电陶瓷的控制信号接入压电陶瓷；

所述传输光纤为单模光纤。

2.根据权利要求1所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述2×2光纤耦合器和第一光纤反射镜用2个1×2光纤耦合器和光纤环行器代替，即单纵模激光器发出的激光，接入第一1×2光纤耦合器分为两束，其中一束激光经光纤环行器输入第一波分复用器的透射端；另一束激光作为本地单纵模激光信号接入第二1×2光纤耦合器一个输入端口；从传输光纤另一端返回的单纵模激光信号经光纤环行器进入第二1×2光纤耦合器另一输入端口，与本地单纵模激光信号产生干涉，第二1×2光纤耦合器的输出端口与光电探测器相连接、送入干涉光信号。

3.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述单纵模激光器输出的激光为稳定功率的连续激光，且在传输光纤内的相干长度至少大于两倍传输光纤的长度。

4.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述第一光纤反射镜和/或第二光纤反射镜工作波长与单纵模激光器波长一致。

5.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述单纵模激光器的波长包含在第一、第二波分复用器透射端的工作波长内，第一、第二波分复用器的透射端带宽内不包含传输光信号波长。

6.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述缠绕传输光纤的压电陶瓷(PZT)是单个圆筒状压电陶瓷(PZT)；或者是两个圆筒状压电陶瓷(PZT)；缠绕在压电陶瓷(PZT)上的传输光纤的长度与传输光纤总长度比例大于或等于1/100；缠绕在压电陶瓷(PZT)上的传输光纤在压电陶瓷(PZT)两极电压为零时处于紧绕状态。

7.根据权利要求1所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述单纵模激光器、2×2光纤耦合器、第一波分复用器、缠绕光纤的压电陶瓷、第一光纤反射镜、光电探测器、反馈控制电路共同构成光纤相位补偿器主机。

8.根据权利要求2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述单纵模激光器、1×2光纤耦合器、第一波分复用器、缠绕光纤的压电陶瓷、光纤环行器、光电探测器、反馈控制电路共同构成光纤相位补偿器主机。

9.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器，其特征在于：

所述光纤相位补偿器2～4级组成级联光纤相位补偿器，即在一级光纤相位补偿器的传输光纤另一端再连接下一级的光纤相位补偿器主机、下一级的传输光纤和对端的波分复用器的光纤反射镜。

10.根据权利要求1或2所述的光纤相位补偿器的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

Ⅰ、系统初始化

光纤相位补偿器电源接通后，首先由反馈控制电路将压电陶瓷正负极电压从零逐渐加大，至最大设置电压的一半，同时由光电探测器连续监测，得到压电陶瓷正负极电压加大时光功率变化的最大值和最小值；再逐渐向下微调压电陶瓷正负极电压，至光电探测器监测到光功率达到最大值和最小值之间的平均值、且调节压电陶瓷正负极电压变化的趋势和光功率变化趋势一致；以此时的压电陶瓷正负极电压为光纤相位补偿器的稳定相位点；

Ⅱ、正常情况的相位补偿

当光电探测器监测到光功率变大或变小时，根据光功率的变化趋势反向改变压电陶瓷电压，改变缠绕在压电陶瓷上传输光纤的拉伸长度，以反向补偿激光信号的相位变化，并使光电探测器监测到的光功率稳定在平均值上；

Ⅲ、达到压电陶瓷调节极限时的处理

当环境温度改变较大，使压电陶瓷控制电压达到最大设置电压或零电压的极限时，反馈控制电路自动执行步骤Ⅰ，重新设置光纤相位补偿器稳定相位点，再按步骤Ⅱ进行相位补偿。