專利名稱：具有頻率狀態(tài)反饋功能的電光相位調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電光相位調(diào)制器，尤其涉及一種應(yīng)用于光電探測(cè)領(lǐng)域的電光相位 調(diào)制器。
背景技術(shù)：
在微弱光電探測(cè)領(lǐng)域，由于光束在光學(xué)系統(tǒng)傳輸?shù)倪^(guò)程中不可避免地存在一定數(shù) 量的多階反射鬼像光束，經(jīng)過(guò)多次反射后產(chǎn)生的鬼像光束其相位、頻率和處于同一點(diǎn)的主 光束相位、頻率完全相同，從而使鬼像光束與主光束之間發(fā)生干涉，導(dǎo)致探測(cè)到的光信號(hào)與 理想光信號(hào)出現(xiàn)偏差，使實(shí)際測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)相應(yīng)測(cè)量誤差。為降低、乃至避免鬼像對(duì)主光束 的干擾，在很多微弱光電探測(cè)系統(tǒng)中采用相位調(diào)制技術(shù)，人為地破壞主光束的時(shí)間相干性， 使主光束相位(頻率)被調(diào)制，這樣不同時(shí)間進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)中的主光束頻率是不同的，因此 在光學(xué)系統(tǒng)中經(jīng)過(guò)多次反射后產(chǎn)生的鬼像光束其相位、頻率和處于同一點(diǎn)的主光束相位、 頻率完全相同的幾率就會(huì)大大降低，從而從根本上避免了鬼像對(duì)主光束的干擾。如圖1所示，光學(xué)中的相位調(diào)制主要是利用在具有電光效應(yīng)的特殊光學(xué)晶體上施 加周期變化的射頻電壓，使電光晶體內(nèi)折射率發(fā)生相應(yīng)變化從而導(dǎo)致經(jīng)過(guò)電光晶體后光束 相位發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)入射光束相位的調(diào)制的。相位調(diào)制器的調(diào)制效率與輸入到相位調(diào)制器上的射頻驅(qū)動(dòng)信號(hào)有關(guān)。當(dāng)相位調(diào)制 器的調(diào)制信號(hào)源輸出到相位調(diào)制器上的射頻信號(hào)頻率等于相位調(diào)制器的諧振頻率時(shí)，沒(méi)有 信號(hào)發(fā)生反射，因而調(diào)制效率較高；當(dāng)調(diào)制信號(hào)源輸出到相位調(diào)制器上的射頻信號(hào)頻率偏 離相位調(diào)制器的諧振頻率時(shí)，部分信號(hào)發(fā)生反射，因而調(diào)制效率較低。因此正常工作情況下 要求射頻調(diào)制信號(hào)源輸出到相位調(diào)制器上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率盡量保持在相位調(diào)制器的諧振 頻率附件。一般情況下，電光相位調(diào)制器的諧振頻率由電光相位調(diào)制晶體本身特性決定。但 在使用過(guò)程，隨著溫度、環(huán)境等發(fā)生變化，電光相位調(diào)制器的諧振頻率會(huì)發(fā)生漂移，因而會(huì) 影響調(diào)制效率。通常所用的相位調(diào)制器的諧振頻率在GHz量級(jí)，而其溫漂大約為幾兆赫茲 每攝氏度。對(duì)于一般的相位調(diào)制器，其幾兆赫茲的頻率偏移將會(huì)導(dǎo)致反射信號(hào)功率達(dá)到驅(qū) 動(dòng)信號(hào)功率的一半甚至一半以上。為了解決該問(wèn)題，美國(guó)專利US005189514A描述了在相位 調(diào)制器上增加可調(diào)電感、可調(diào)電容等，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)電感、電容值來(lái)調(diào)整電光相位調(diào)制器的 諧振頻率的方法。但這種方法的缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，若電光相位調(diào)制器集成到設(shè)備 上之后需要停止設(shè)備相關(guān)系統(tǒng)工作狀態(tài)并將電光相位調(diào)制器拆卸下來(lái)之后才能進(jìn)行調(diào)整， 調(diào)整費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電光相位調(diào)制技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，電光相位調(diào)制晶體的諧振頻率漂 移問(wèn)題，提出了一種相位調(diào)制器的設(shè)計(jì)方案，該相位調(diào)制器可根據(jù)輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，反 饋一個(gè)信號(hào)以指示當(dāng)前驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率與相位調(diào)制器諧振頻率之間的關(guān)系，以利于調(diào)制信號(hào)源跟蹤相位調(diào)制器的諧振頻率，從而減小因阻抗失配帶來(lái)的影響。本發(fā)明提供一種電光相位調(diào)制器，包括功率提取單元、功率檢測(cè)單元、反饋信號(hào)產(chǎn) 生單元和電光相位調(diào)制晶體，其中電光相位調(diào)制晶體對(duì)輸入的光束進(jìn)行相位調(diào)制；功率提 取單元提取調(diào)制信號(hào)源輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的功率信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)電光相位 調(diào)制晶體反射的反射信號(hào)的干涉信號(hào)的功率信號(hào)；功率檢測(cè)單元將功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信 號(hào)；反饋信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生反饋信息反饋到調(diào)制信號(hào)源；調(diào)制信號(hào)源根據(jù)反饋 信號(hào)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率值保持在相位調(diào)制器的諧振頻率附近。其中，功率檢測(cè)單元包括驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)單元和相干功率檢測(cè)單元；驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè) 單元將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為第一電信號(hào)；相干功率檢測(cè)單元將干涉信號(hào)的功率 信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)。其中，反饋信號(hào)產(chǎn)生單元是一比較器，對(duì)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)進(jìn)行比較。其中，比較器是一減法器。其中，功率提取單元包含一定向耦合器。其中，驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)單元和相干功率檢測(cè)單元都包含一適當(dāng)倍數(shù)的衰減電路和對(duì) 數(shù)檢測(cè)芯片。本發(fā)明提供的相位調(diào)制器，由于相位調(diào)制器提供了一個(gè)反饋信號(hào)以指示驅(qū)動(dòng)信號(hào) 頻率與相位調(diào)制器諧振頻率之間的關(guān)系，因而調(diào)制信號(hào)源能夠根據(jù)該信號(hào)隨時(shí)調(diào)制輸出信 號(hào)的頻率，使輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率一直保持在相位調(diào)制器頻率附件，所以當(dāng)相位調(diào)制器頻 率發(fā)生漂移時(shí)也能跟蹤到。因而可以避免相位調(diào)制器諧振頻率漂移帶來(lái)的阻抗失配問(wèn)題， 提高調(diào)制效率。


通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例并結(jié)合其附圖的描述，可以進(jìn)一步理解其發(fā)明的目的、具體結(jié) 構(gòu)特征和優(yōu)點(diǎn)。其中，附圖為圖1所示為電光相位調(diào)制原理圖；圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的原理框圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的電光相位調(diào)制器的優(yōu)選實(shí)施例的原理框圖；圖4所示為相位調(diào)制晶體的電學(xué)模型；圖5所示為功率檢測(cè)單元的結(jié)構(gòu)原理圖；圖6所示為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的反饋信號(hào)產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)原理圖；圖7所示為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的反饋信號(hào)產(chǎn)生單元的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。本發(fā)明提供了一種相位調(diào)制器，如圖2所示，該相位調(diào)制器10可以根據(jù)輸入的電 源驅(qū)動(dòng)信號(hào)，給出一個(gè)反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)用于告知調(diào)制信號(hào)源6，當(dāng)前輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào) 的頻率與該相位調(diào)制器10的諧振頻率之間的大小關(guān)系，以利于調(diào)制信號(hào)源6隨時(shí)更新驅(qū)動(dòng) 信號(hào)的頻率，以跟蹤相位調(diào)制器10的諧振頻率。根據(jù)本發(fā)明的相位調(diào)制器包括一個(gè)電光相位調(diào)制晶體5，用于對(duì)通過(guò)該晶體的光束進(jìn)行相位調(diào)制；一個(gè)功率提取單元1，用于提取輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率和該驅(qū)動(dòng)信號(hào)與 相位調(diào)制器反射信號(hào)的相干信號(hào)的功率；一個(gè)功率檢測(cè)單元2，用于將提取到驅(qū)動(dòng)信號(hào)的 功率和相干信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換為電壓值；一個(gè)反饋信號(hào)產(chǎn)生單元4，用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)功率對(duì) 應(yīng)的電壓值與相干信號(hào)對(duì)應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較，以提供一個(gè)反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)反應(yīng)了 驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率與相位調(diào)制器諧振頻率之間的大小關(guān)系。如圖3所示，優(yōu)選地，本發(fā)明中的功 率檢測(cè)單元包括一個(gè)驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)單元加和一個(gè)相干功率檢測(cè)單元2b，其中驅(qū)動(dòng)功率檢 測(cè)單元加用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率轉(zhuǎn)換為電壓值，相干功率檢測(cè)單元2b用于將相干信號(hào)的 功率轉(zhuǎn)換為電壓值。反饋信號(hào)的產(chǎn)生原理如下相位調(diào)制晶體5的電學(xué)模型如圖4所示。其對(duì)于頻率為ω的驅(qū)動(dòng)信號(hào)所表現(xiàn)出
的阻抗可表示為
權(quán)利要求
1.一種電光相位調(diào)制器，包括功率提取單元、功率檢測(cè)單元、反饋信號(hào)產(chǎn)生單元和電光 相位調(diào)制晶體，其中電光相位調(diào)制晶體對(duì)輸入的光束進(jìn)行相位調(diào)制；功率提取單元提取調(diào) 制信號(hào)源輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的功率信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)電光相位調(diào)制晶體反射 的反射信號(hào)的干涉信號(hào)的功率信號(hào)；功率檢測(cè)單元將功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；反饋信號(hào)產(chǎn) 生單元根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生反饋信息反饋到調(diào)制信號(hào)源；調(diào)制信號(hào)源根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信 號(hào)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率值保持在相位調(diào)制器的諧振頻率附近。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電光相位調(diào)制器，其中，所述功率檢測(cè)單元包括驅(qū)動(dòng)功率檢 測(cè)單元和相干功率檢測(cè)單元；所述驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)單元將所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為第 一電信號(hào)；所述相干功率檢測(cè)單元將干涉信號(hào)的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為第二電信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電光相位調(diào)制器，其中，所述反饋信號(hào)產(chǎn)生單元是一比較器， 對(duì)第一電信號(hào)和第二電信號(hào)進(jìn)行比較。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電光相位調(diào)制器，其中，所述比較器是一減法器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電光相位調(diào)制器，其中，所述功率提取單元包含一定向耦合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電光相位調(diào)制器，其中，所述驅(qū)動(dòng)功率檢測(cè)單元和所述相干 功率檢測(cè)單元都包含一適當(dāng)倍數(shù)的衰減電路和對(duì)數(shù)檢測(cè)芯片。
全文摘要
一種電光相位調(diào)制器，包括功率提取單元、功率檢測(cè)單元、反饋信號(hào)產(chǎn)生單元和電光相位調(diào)制晶體，其中電光相位調(diào)制晶體對(duì)輸入的光束進(jìn)行相位調(diào)制；功率提取單元提取調(diào)制信號(hào)源輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的功率信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)電光相位調(diào)制晶體反射的反射信號(hào)的干涉信號(hào)的功率信號(hào)；功率檢測(cè)單元將功率信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；反饋信號(hào)產(chǎn)生單元根據(jù)電信號(hào)產(chǎn)生反饋信息反饋到調(diào)制信號(hào)源；調(diào)制信號(hào)源根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使驅(qū)動(dòng)信號(hào)頻率值保持在相位調(diào)制器的諧振頻率附近。
文檔編號(hào)G02F1/03GK102129133SQ201010022688
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者唐文力, 王海江, 陳振飛, 韋學(xué)志 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司