[发明专利]一种相位调制器半波电压测量系统及测量方法

说明书

本发明涉及一种相位调制器半波电压测量系统，包括偏振控制器、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、检偏器、光电转换器和示波器，环形器包括三个端口；偏振分束器包括四个端口；偏振控制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，相位调制器与第二法拉第反射旋转镜连接，驱动电源与相位调制器的控制端连接；环形器的端口C与检偏器的输入端连接，检偏器的输出端通过光电转换器与示波器连接。

技术领域

本发明涉及光纤电路传感领域，更具体地，涉及一种相位调制器半波电压测量系统及测量方法。

背景技术

相位调制器在光通信、微波光子学等领域有广泛的应用。电光相位调制器的基本原理利用晶体或各向异性聚合物的光电效应，即通过改变晶体或各向异性聚合物的外加电压来使其折射率改变，从而改变光波相位。半波电压是相位调制器最重要的参数之一，它表示相位调制器引起相位延迟为π时所对应的偏置电压的改变量，半波电压表征了相位调制器的调制效率和调制功耗，很大程度上决定相位调制器的性能。目前常见的4种测量电光调制晶体半波电压的方法是光通信模拟法，倍频调制法，光谱分析法和极值测量法。光通信模拟法是将调制信号转换为声音信号,在外调输入处连接放音机,当调制的正弦信号被切断时,输出信号通过功率输出端口的扬声器播放,音量由解调幅度控制,在直流电压逐渐增大的过程中,声音会出现两次音量最小并失真的现象,这两次电压的差值即为所测量的半波电压。该方法的优点是测量简单,但是由于在测量过程中对于最小值的判断过于粗糙,所以测量数据的精度不高。

倍频调制法的基本原理是同时加载直流电压和交流信号,当直流电压调到输出光强出现极值所对应的电压值时,输出的交流信号将出现倍频失真,出现倍频失真所对应的直流电压之差即为半波电压。测量方法比较精确，但是调制法对调节的的要求很高，很难调到最佳状态。

光谱分析法的基本原理是利用正弦信号对待测相位调制器的光波进行调制，并将相位调制器的输出光信号输入光谱分析仪进行分析，得到光波的边带和副载波的相对强度，并且由此计算出相位调制器的半波电压。但是该方法测量频率分辨率低，所得的半波电压测量值少，造成某些需要测量的功率点的半波电压无法通过直接测量得出。

极值测量法的基本原理是不在相位调制器上加载调制信号,只加载一个直流电压,当逐渐改变所加载直流电压的大小时,可以通过所设计的干涉仪光路的输出光强的大小来判断极值点,相邻极大值和极小值所对应的直流电压之差即为半波电压。这种测量方法相对也比较简便,但是由于光源等因素的不稳定性,使得这种方法的测量精度有限。极值法测量半波电压还会有光路光程差敏感不稳定，系统复杂，成本高，易受外界环境影响等缺点。基于萨尼亚克光纤干涉仪的测量半波电压方法解决了光路光程差敏感不稳定的问题，由于两路光所经过的光程一样，所以系统稳定，但是该系统对不对称度的要求很高，不易搭建。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种相位调制器半波电压测量系统，该系统光路结构简单，易于搭建，系统稳定，所涉及的光路可完美保证时域匹配，不受外界相位漂移和随机双折射的影响，能准确测量相位调制器的半波电压。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种相位调制器半波电压测量系统，包括偏振控制器、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、检偏器、光电转换器和示波器，其中所述环形器包括三个端口，分别为端口A、端口B、端口C；所述偏振分束器包括四个端口，分别为端口A、端口B、端口C、端口D；