[发明专利]一种具有频率间隔的偏振正交双波长光信号产生装置

摘要

一种频率间隔具有大调谐范围的偏振正交双波长光信号产生方法及其装置，由两个并联双平行马赫曾德尔调制器构成的集成调制器和嵌有窄带光纤布拉格光栅的萨格纳克环，大信号调制模式下，一个双平行马赫曾德尔调制器产生载波和高阶的非线性光边带，另一个双平行马赫曾德尔调制器无微波本振调制，两个输出光信号偏振正交耦合，将偏振正交耦合的两路光信号投射到同一方向，抑制光载波，得高阶双波长光边带，输入嵌有光纤布拉格光栅和偏振耦合器的萨格纳克环，利用光纤光栅窄带反射和宽带透射特性，实现波长分离，利用偏振耦合器偏振选择特性，实现双波长光信号偏振正交耦合，在萨格纳克环输出端，得到偏振正交的双波长光信号，具有倍频系数高、调谐范围大的优点。

主权项

1.一种具有频率间隔的偏振正交双波长光信号产生装置，包括波长可调谐激光器(1)、集成电光调制器(2)、检偏器(3)、光环行器(4)、偏振耦合器(5)、光纤布拉格光栅(6)、偏振控制器(7)、光隔离器(8)，其特征在于，波长可调谐激光器(1)同集成电光调制器(2)相连接,微波本振(9)输出信号经功率放大器(10)后，与90°Hybrid(11)相连接，90°Hybrid(11)输出分别与集成电光调制器(2)中双平行马赫曾德尔调制器A(201)的两个射频输入端口相连接，集成电光调制器(2)的输出与检偏器(3)相连接，检偏器(3)与光环行器(4)相连接，光环行器(4)与偏振耦合器(5)的输入端相连接，偏振耦合器(5)的一个输出端与光纤布拉格光栅(6)、偏振控制器(7)、光隔离器(8)的输入端依次相连接，光隔离器(8)输出端与偏振耦合器(5)的另一个输出端相连接，构成萨格纳克环结构；所述的集成电光调制器(2)由并联结构的双平行马赫曾德尔调制器A(201)、双平行马赫曾德尔调制器B(202)以及一个偏振耦合器(203)构成；所述的波长可调谐激光器(1)输出光信号作为光载波输入集成电光调制器(2)，集成电光调制器(2)中只有双平行马赫曾德尔调制器A(201)受本振信号调制，微波本振(9)输出信号首先经过功率放大器(10)，然后通过90°Hybrid(11)，产生两路等幅、具有90°相位差的信号，分别输入双平行马赫曾德尔调制器A(201)的两个射频输入端口，当双平行马赫曾德尔调制器A(201)的两个子调制器和主调制器都处于最大传输点时，其输出光信号包络E1(t)为公式(1)所示：其中，E0和ωc分别为激光器输出光信号振幅和频率，m为双平行马赫曾德尔调制器A(201)调制系数，ω为输入微波本振频率，J4n()为4n阶一类贝塞尔函数，t为时间；双平行马赫曾德尔调制器B(202)不受本振信号调制，只受直流偏置控制，其两个子调制器和主调制器都位于最大传输点，双平行马赫曾德尔调制器A(201)和双平行马赫曾德尔调制器B(202)的输出光信号经偏振耦合器(203)后耦合为偏振态相互垂直的光信号，集成电光调制器(2)输出端光信号为公式(2)所示：其中，x和y轴分别表示偏振耦合器(203)的两个偏振轴方向；偏振正交的两路光信号经检偏器(3)后偏振方向投射到同一方向，且信号功率受到调整，忽略四阶以上光边带，检偏器输出光信号EPol(t)为公式(3)所示：EPol(t)∝[J0(m)cosβ+sinβ0exp(jωct)+J4(m)cosβexp(jωct±4ωt)  (3)其中，J0()和J4()分别为0阶和4阶一类贝塞尔函数，β为检偏器主轴与x轴方向夹角；检偏器输出光载波和正负四阶光边带，当满足条件为公式(4) 所示：J0(m1)cosβ+sinβ＝0  (4)光载波完全抵消，此时检偏器输出端得到正负四阶光边带；正负四阶光边带作为双波长光信号经光环行器(4)输入萨格纳克环结构，首先经过偏振耦合器(5)分为偏振态相互正交的两部分，其逆时针方向的光信号，偏振方向沿Y轴，被光隔离器(8)隔离掉，顺时针方向的光信号，偏振方向沿X轴，经光纤布拉格光栅(6)反射透射作用后，负四阶信号被反射回去，正四阶信号透射过去，调节偏振控制器(7)将正四阶光信号偏振方向旋为Y轴，经光隔离器(8)后输入偏振耦合器(5)另一个端口，Y轴端口，在萨格纳克环输出端，得到偏振态相互正交的双波长光信号，萨格纳克环输出信号为公式(5)所示：其中，X和Y轴分别表示偏振耦合器(5)的两个偏振轴方向，在光环行器的输出端，得到偏振正交的双波长光信号，其频率间隔为输入微波本振频率的8倍；所述的集成电光调制器由并联结构的两个双平行马赫曾德尔调制器和一个偏振耦合器构成；所述的萨格纳克环由偏振耦合器、光纤布拉格光栅、偏振控制器、光隔离器构成，用光纤布拉格光栅的透射反射特性和偏振耦合器的偏振选择特性，在萨格纳克环中实现双波长光信号的分离和偏振正交耦合。