[发明专利]一种内禀稳定的光强调制系统及调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤通信、光纤传感以及量子保密通信领域，更具体地，涉及一种内禀稳定的光强调制系统及调制方法。

背景技术

光调制器也称电光调制器，是高速、长距离光通信的关键器件。其工作方式是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中，光调制器被用于控制光的强度，作用非常重要。

其中最常用的调制器是Mach-Zehnder干涉式强度调制器。其工作原理是，将输入光分成两路相等信号分别进入调制器的两个光支路，两个光支路采用的电光性材料的折射率会随外部施加的电信号大小而变化。折射率变化导致信号相位变化，当两个支路信号调制器输出端再次结合在一起时，合成的光信号将是一个强度大小变化的干涉信号，相当于把电信号变化转为了光信号变化，实现了强度调制。但电光调制器的缺点是其调制特性会随环境温度变化，从而静态工作点就会偏离调制特性曲线的线性区中点，导致调制光波信号失真。

针对M-Z电光调制器工作偏置点不稳定，易受外界因素影响的缺点，目前解决方式有两种，低频扰动法和平均功率法。但低频扰动法会引入其他频谱成分，使调制器的非线性效应增强，平均功率法却需要手工调节，进行工作点定位，耗时长，操作繁琐。针对这些缺点，之后提出了一种电光强度调制器自动偏置控制装置。

目前已经发表的基于M-Z型电光强度调制器的自动偏压控制装置，该装置不仅能完全自动校准、跟踪调制器的偏置电压，而且可以克服激光器抖动引起的控制环误操作问题，基本满足了现代高速电光调制的控制需求。但其工作点需要先进行人工准确定位，才能进入自动跟踪模式，并且所有连接光路均采用保偏光纤。

总体来说，目前的电光调制器一般都存在直流漂移或者操作不便的问题。

发明内容

针对目前电光调制器的技术局限性，本发明的目的在于提供一种内禀稳定的光强调制系统，本发明相比于已有的强度调制器具有稳定性高和操作便利的优点，这是由于调制系统能够避免外界环境对系统相位漂移和偏振变化的干扰，并且本发明所涉及的光路可完美保证时域匹配，无需人工调节。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种内禀稳定的光强调制系统，包括45°起偏器、环形器、偏振分束器、第一法拉第反射旋转镜、第二法拉第反射旋转镜、第三法拉第反射旋转镜、相位调制器、驱动电源和45°检偏器；其中环形器包括有三个端口，分别为端口A、端口B、端口C，偏振分束器包括有四个端口，分别为端口A、端口B、端口C和端口D；

其中45°起偏器的输出端与环形器的端口A连接；环形器的端口B与偏振分束器的端口A连接；偏振分束器的端口B、端口D分别与第一法拉第反射旋转镜、第三法拉第反射旋转镜的输入端连接；偏振分束器的端口C与相位调制器的输入端连接；相位调制器的输出端与第二法拉第反射旋转镜的输入端连接；驱动电源的输出端与相位调制器的控制端连接；环形器的端口C与45°检偏器的输入端连接。

本发明提供的调制系统的工作过程具体包括以下步骤：

S1.输入光通过45°起偏器，变为45°线偏振光，45°线偏振光经过环形器进入偏振分束器，45°线偏振光经过偏振分束器分为两路：透射分量和反射分量；

S2.其中透射分量通过端口C进入相位调制器，透射分量经过相位调制器调制后进入第二法拉第反射旋转镜，经第二法拉第反射旋转镜反射后通过相位调制器首次进入偏振分束器，经偏振分束器反射后进入第一法拉第反射旋转镜，透射分量经第一法拉第反射旋转镜反射后第二次进入偏振分束器，经偏振分束器透射后进入第三法拉第反射旋转镜，经第三法拉第反射旋转镜反射后第三次进入偏振分束器，此时偏振分束器对透射分量起反射作用；

至于反射分量，其经偏振分束器反射后进入第三法拉第反射旋转镜，经第三法拉第反射旋转镜反射后首次进入偏振分束器，此时经偏振分束器透射后反射分量进入第一法拉第反射旋转镜，经第一法拉第反射旋转镜反射后第二次进入偏振分束器，经偏振分束器反射后通过相位调制器进入第二法拉第反射旋转镜，经第二法拉第反射旋转镜反射后通过相位调制器第三次进入偏振分束器，偏振分束器对反射分量起透射作用，此时反射分量与经历过同样长光路历程的透射分量进行偏振叠加，并通过端口A射出；

其中，相位调制器对经过其的反射分量或透射分量进行相位调制；

S3.叠加后的透射分量、反射分量进入环形器后通过环形器的端口C射出，进入45°检偏器，并通过45°检偏器的输出端输出光强度调制结果。