[发明专利]基于微纳光纤中气体光热效应的全光相位调制系统

说明书

本发明公开基于微纳光纤中气体光热效应的全光相位调制系统，包括用于产生信号光的信号光源，连接信号光源的第一耦合器，并将信号光从第一输出端和第二输出端分别输出的第一耦合器；相位调制器包括泵浦光源以及光纤气室，泵浦光源用于发出控制光；光纤气室包括密封内腔，以及位于密封内腔中的微纳光纤，微纳光纤的外部填充有吸收性气体，微纳光纤接收控制光与信号光，并通过控制光改变吸收性气体的温度和折射率以引起信号光的相位变化；输入端连接第二输出端的匹配臂组件；第一输入端连接相位调制器的第二耦合器，第二输入端连接匹配臂组件的输出端；探测组件，连接第二耦合器的输出端。具有散射损耗小、产热均匀以及制备过程简单的优点。

技术领域

本发明涉及光相位调制技术领域，尤其涉及的是基于微纳光纤中气体光热效应的全光相位调制系统。

背景技术

光相位调制器是光纤通信及传感领域的重要器件，传统光相位调制器多基于晶体材料的电光效应的原理制造。石英光纤与晶体材料间的异质特点，使得传统光相位调制器的插入损耗大、集成度低、封装体积大、工艺复杂。

现有的相位调制器通常采用的固态热敏材料，如石墨烯、过渡金属硫族化物和黑磷等，具有散射损耗大、光损伤阈值低和制备工艺复杂的缺点。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于微纳光纤中气体光热效应的全光相位调制系统，基于微纳光纤倏逝场中气体的光热效应，具有散射损耗小、产热均匀以及制备过程简单的优点。

本发明的技术方案如下：

一种基于微纳光纤中气体光热效应的全光相位调制系统，包括：

信号光源，信号光源用于产生信号光；

第一耦合器，第一耦合器连接信号光源，并将信号光从第一输出端和第二输出端分别输出；

相位调制器，相位调制器连接在第一输出端，相位调制器包括泵浦光源，以及光纤气室，泵浦光源用于发出控制光；光纤气室包括密封内腔，以及位于密封内腔中的微纳光纤，微纳光纤的外部填充有吸收性气体，微纳光纤接收控制光与信号光，并通过控制光改变吸收性气体的温度和折射率以引起信号光的相位变化；

匹配臂组件，匹配臂组件的输入端连接第二输出端；

第二耦合器，第二耦合器的第一输入端连接相位调制器，且第二输入端连接匹配臂组件的输出端；

探测组件，探测组件连接第二耦合器的输出端。

进一步，匹配臂组件包括：压电光纤拉伸器，压电光纤拉伸器连接在第二输出端；

偏振控制器，偏振控制器连接在压电光纤拉伸器的出光端，并连接第二耦合器。

进一步，匹配臂组件还包括：伺服控制器，伺服控制器连接探测组件和压电光纤拉伸器，压电光纤拉伸器通过伺服控制器的驱动而将输出信号锁定在最大斜率点。

进一步，相位调制器还包括：

波分复用器，波分复用器的第一进光端设置在泵浦光源的出光端并用于输入控制光，且第二进光端用于输入信号光；以及

光纤布拉格光栅，光纤布拉格光栅设置在光纤气室的出光端，并用于输出信号光而反射控制光；

微纳光纤包括：纤尾区，以及锥区；纤尾区位于锥区的两端。

进一步，微纳光纤由单模光纤拉锥制成；

锥区直径为0.1-10微米，锥区长度为0.1-10厘米。

进一步，泵浦光源与波分复用器之间通过光纤连接。