[发明专利]电光调制器

说明书

技术领域

本发明属于空间激光通信技术领域，涉及到一种电光调制器。

背景技术

在空间激光通信系统中，需要对通信激光进行调制，电光调制器就是利用电光调制晶体的电光效应实现对激光进行调制的一种装置。《光电子·激光》刊物2001年11期“40GHz铌酸锂电光调制器”文献中介绍了一种40GHz复合电极型高速电光调制器。《光子学报》刊物2002年31卷OZ2期“100GHz复合型行波电极铌酸锂电光调制器”文献中介绍了一种100GHz高速波导型电光调制器。《激光与红外》刊物第33卷第1期“高速聚合物电光调制器的进展”文献中介绍了高速率电光调制器的研究方法和发展趋势。CN1299472号专利介绍了应用于光纤激光通信的高速电光调制器，CN2566298号专利介绍了电极结构高速铌酸锂电光调制器。由于激光在大气传输中的衰减特性，激光波长优选810nm，而且电光调制器的功率和带宽相互制约，上述文献中介绍的电光调制器虽然带宽很高，但是输出激光功率小于10mW，调制激光波长不是针对810nm系列，不适合远距离自由空间、临近空间激光通信对激光波长和功率的需要。

发明内容

本发明提供的是电光调制器，该电光调制器是针对810nm系列波长的激光进行调制，在满足空间激光通信对带宽要求的前提下，提高输出激光功率，电光调制器输出激光功率100mW-500mW，调制带宽0.5GHz-5.0GHz。

本发明的电光调制器结构见图1，该电光调制器由半导体激光器1、光纤

2、准直器3、起偏器4、电光调制晶体单元5、检偏器6、激光器电源9、供电电源10，还有光接收器7、光接收器8、驱动器11、编码信号源12构成；电光调制器各部分采用光纤和光电耦合，构成一个闭环反馈控制系统；准直器3采用自聚焦透镜；电光调制晶体单元5采用N个电光调制晶体的“组合调制”方式，并且采用宽带行波电极，N＝2m，m为自然数；

半导体激光器1通过光纤2和准直器3相连接，半导体激光器1发射的激光通过准直器3后整型，光纤2使半导体激光器1和准直器3实现了光纤耦合，提高了激光的传输效率，准直器3采用自聚焦透镜；

起偏器4和电光调制晶体单元5相连接，电光调制晶体单元5和检偏器6相连接，电光调制晶体单元5采用“组合调制”方式，电光调制晶体单元5内含有上述的N个电光调制晶体，N个电光调制晶体尺寸完全相同，形状都为长方体，将N个电光调制晶体的光轴垂直放置，这样放置电光调制晶体减少了由于自然双折射引起的相位延迟和温度引起的漂移，由准直器3发射的激光经过起偏器4后成为偏振光，偏振光通过电光调制晶体单元5后得到调制，调制后的偏振光经过检偏器6后送至下级的使用单元；

从电光调制晶体单元5的出射端面满孔径出射的光束的光路如图2所示，起偏器4和起偏器6的折射率为n，起偏器4和起偏器6的等效光程L₁为：8/n，电光调制晶体折射率为n_o，其等效光程L₂为：40/n_o’从准直器3的端面到电光调制晶体单元5入射面的等效光程L′为：L₁+L₂+(30-8-2)，从准直器3端面到电光调制晶体单元5出射面的等效光程L′+L₂；

起偏器4和光接收器7光电耦合连接，电光调制晶体单元5和驱动器11用高频同轴电缆连接，检偏器6和光接收器7光电耦合连接，光接收器7和光接收器8分别与驱动器11用高频同轴电缆相连接；

激光器电源9和半导体激光器1用高频同轴电缆相连接，激光器电源9为半导体激光器1提供电源；

编码信号源12和驱动器11用高频同轴电缆相连接，编码信号源12为驱动器11提供高频、高功率方波交流信号，驱动器11输出信号通过高频同轴电缆和特殊电极加到电光调制晶体单元5上，可以根据编码信号源12，改变电光调制晶体单元5的电光特性，从而调制起偏器4发送至电光调制晶体单元5的偏振光；

供电电源10分别与激光器电源9、编码信号源12和驱动器11用导线相连接，供电电源10为激光器电源9、编码信号源12和驱动器11提供电源；

电光调制晶体单元5的宽带行波电极设计及制作方法，电极的设计综合考虑调制电压和调制带宽，并且考虑电极与负载的阻抗匹配、电极损耗对带宽及半波电压的影响；