[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

摘要

本发明涉及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，属于电磁场测量技术领域。本发明包括波长可调谐的保偏激光源、两臂长度非对称的MZI型集成光波导电场传感器、单模光纤、保偏光纤、光开关、光合路器、光电探测器和电信号处理单元。本发明提供的基于时分复用的集成光波导三维电场测量系统，采用光开关和时分复用技术实现控制一个波长可调谐的保偏激光源的输出波长，将三个两臂长度非对称的MZI型集成光波导电场传感器的静态工作点锁定在π/2，可对空间沿任意方向的电场进行三维测量。

主权项

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。