[发明专利]一种基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统及方法

权利要求书

1.一种基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统，其特征在于：包括：

波长可调谐的保偏激光源(1)，用于产生波长可受电信号处理单元(10)调控的线偏振光束；

两臂长度非对称的MZI型x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)它们的天线呈两两互相垂直的结构，分别用于接收空间电场信号在x、y和z方向上的三个分量，两臂长度非对称的MZI型x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)的输入端经保偏光纤(2)与1×3保偏光开关(3)相连接，输出端经单模光纤(7)与3×1单模光合路器(8)相连接；

1×3保偏光开关(3)，受电信号处理单元(10)控制，用于将波长可调谐的保偏激光源(1)发出的线偏振光通过时分复用技术经保偏光纤(2)分别输入x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)；

保偏光纤(2)，用于将波长可调谐的保偏激光源(1)输出的线偏振光通过1×3保偏光开关(3)，输入x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)；

单模光纤(7)，用于将x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)输出光信号经过3×1单模光合路器(8)输入光电探测器(9)；

3×1单模光合路器(8)，用于将x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)的输出光经单模光纤(7)依次输入光电探测器(9)；

光电探测器(9)，用于将x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)输出的光信号转换为电信号，并由传输电缆(11)输入电信号处理单元(10)；

传输电缆(11)，用于将波长可调谐的保偏激光源(1)、1×3保偏光开关(3)、光电探测器(9)与电信号处理单元(10)相连接；

电信号处理单元(10)，用于控制波长可调谐的保偏激光源(1)和1×3保偏光开关(3)，同时用于对光电探测器(9)输出的电信号进行处理；其中，通过控制1×3保偏光开关(3)实现通过时分复用将波长可调谐的保偏激光源(1)输出的线偏振光依次输入x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)；通过控制调整波长可调谐的保偏激光源(1)的输出波长，实现通过时分复用向x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)输入不同波长的光信号，从而将当前与光开关接通的x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)中某一个的静态工作点锁定在π/2，即使当前光路接通的集成光波导电场传感器工作在线性区，实现对空间电场的准确测量；如此经过时分复用测量，得出方向未知的电场的三个分量，再由电信号处理单元(10)进行合成处理，即可得出空间任意电场的合成场强。

2.根据权利要求1所述的基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统，其特征在于：所述波长可调谐的保偏激光源(1)的中心波长为1550nm，输出波长受电信号处理单元(10)调控，波长可调谐范围覆盖光纤通信C波段。

3.根据权利要求1所述的基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统，其特征在于：用于测量方向未知的电场x、y、z三个垂直分量的两臂长度非对称的MZI型x方向集成光波导电场传感器(4)，y方向集成光波导电场传感器(5)、z方向集成光波导电场传感器(6)，其中任意一个集成光波导电场传感器包括具有电光效应的晶片(15)、两臂长度非对称的MZI光波导(12)、金属电极(13)、金属偶极子天线(14)；具有电光效应的晶片(15)为光波导电场传感器的衬底，在衬底上使用钛扩散或质子交换方法制作两臂长度非对称的MZI光波导(12)，并在MZI直波导臂两侧制作相互连接的金属电极(13)和金属偶极子天线(14)。

4.根据权利要求3所述的基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统，其特征在于：所述的具有电光效应的晶片(15)为任意一种具有电光效应的晶体。