[发明专利]一种基于声光作用的全光纤反射式光学移频器及移频方法

摘要

本发明公开了一种基于声光作用的全光纤反射式光学移频器及移频方法。本发明采用在单模光纤的包层上通过制备一段直径变小的声光作用区，在声光作用区的两端包层的直径逐渐变化的区域分别为缓冲区，超声角锥的锥顶粘接在缓冲区；当入射光满足相位匹配条件时，伴随着单模光纤中模式的转变，同时产生移频光，通过反射装置的反射将两次经过声光作用区，从而频移的频率为所加超声波频率的两倍；本发明解决了现有上下话路耦合器作为移频器时，耦合区域连接不稳定、不易封装以及兼容的问题；使用单个超声角锥成功的降低了成本，只有一段声光作用区，结构紧凑，便于封装，有利于应用；本发明具有频移量可调、信噪比可调、可以直接应用于光纤通路的优点。

主权项

一种基于声光作用的全光纤反射式光学移频器，其特征在于，所述全光纤反射式光学移频器包括：吸声衬底、超声换能器、射频信号发生器、超声角锥、单模光纤和反射装置；其中，所述单模光纤被去掉了最外层的涂覆层，只保留中间的纤芯以及包裹纤芯的包层；通过刻蚀或拉锥，使得单模光纤的包层具有直径变细的区域，作为声光作用区，在声光作用区的两端包层的直径逐渐变化的区域分别为第一缓冲区和第二缓冲区；所述单模光纤的一端位于第一缓冲区同侧为光输入输出端；所述单模光纤的另一端位于第二缓冲区同侧设置反射装置；所述第二缓冲区与反射装置之间形成间隔区；在吸声衬底上设置超声换能器；超声换能器连接至射频信号发生器；在超声换能器上设置超声角锥；所述超声角锥的顶部连接到单模光纤的第一或第二缓冲区的外壁；所述声光作用区的直径与超声换能器的谐振频率相匹配，射频信号发生器的工作频率在超声换能器的谐振频率附近；射频信号发生器发出电信号至超声换能器；超声换能器将电信号转换为超声波，吸声衬底保证超声波单向传输至超声角锥；超声角锥将超声波放大后传输入至单模光纤中；光进入单模光纤后，通过反射装置的反射将两次经过声光作用区；如果超声角锥的顶部连接到单模光纤的第一缓冲区的外壁，即超声角锥的顶部与光输入输出端位于同侧，入射光从单模光纤的输入输出端入射，并且以纤芯基模即LP01模的形式在单模光纤中稳定传输，当入射光满足相位匹配条件并且第一次经过声光作用区时，在超声波的作用下，纤芯基模就会被耦合到同向传输的包层模即LP11模中，此时光波和超声波传输方向相同，声光效应是由同向传输的行波引起的，因而到达间隔区时，光相对于入射光会产生下频移；光传输到间隔区通过反射装置反射返回，第二次传经过声光作用区时，由于声光效应仍然是由反向传输的行波引起的，此时光波和超声波传输方向相反，在超声波的作用下，此时包层模耦合回纤芯基模，因而光相对会再次产生下频移，最终从出射端口输出的光相对于入射光会产生下频移，并且频移的频率为所加超声波频率的两倍；如果超声角锥的顶部连接到单模光纤的第二缓冲区的外壁，即超声角锥的顶部与光输入输出端位于反侧，入射光从单模光纤的输入输出端入射，并且以纤芯基模即LP01模的形式在单模光纤中稳定传输，当入射光满足相位匹配条件并且第一次经过声光作用区时，在超声波的作用下，纤芯基模就会被耦合到同向传输的包层模即LP11模中，此时光波和超声波传输方向相反，声光效应是由反向传输的行波引起的，因而到达间隔区时光相对于入射光会产生上频移；光传输到间隔区通过反射装置反射返回，第二次传经过声光作用区时，此时光波和超声波传输方向相同，声光效应由同向传输的行波引起的，在超声波的作用下，此时包层模耦合回纤芯基模，因而光相对会再次产生上频移，最终从出射端口输出的光相对于入射光会产生上频移，并且频移的频率为所加超声波频率的两倍。