CN105676485B - 一种基于d型双芯光纤的全光纤型电光调制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。D型双芯光纤(1)中位于中心的芯子(2)与输入端单模光纤连接，靠近边界的芯子(3)与输出端单模光纤连接。在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接。当加载电压(6)时，电光聚合物(4)的折射率随电压变化，靠近电光聚合物(4)的芯子(3)对其折射率变化敏感，而位于中心的芯子(2)，对其不敏感。改变加载在电光聚合物(4)两端的电压(6)，两芯子的耦合程度发生变化，可实现光的强度调制。

Description

一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器
技术领域
本发明涉及了一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，属于特种光纤、光纤通信、信号处理领域。
背景技术
现代通信、电子以及计算机技术的飞速发展离不开光纤通信网络的支持，而光电子技术中的变频、调制、开关、偏转是光信息处理过程中不可缺少的技术。因此，高速电光调制器已经成为光通信网络中不可替代的重要器件。电光调制是由于介质的电光效应(普克尔效应或克尔效应等)，当在电光介质区域施加电场时，其折射率会发生变化，从而引起光场的相位、光强度等发生变化的现象。
目前电光调制器主要有LiNbO3调制器、GaAs调制器和电光聚合物调制器。LiNbO3晶体是无机材料中电光系数最大的铁电晶体，其电光性能优越，是目前光通讯主干线上高速长距离的主要调制器。但由于其折射率与普通光纤差异较大，存在较大的波矢失配，损耗较大。与LiNbO3晶体相比，GaAs的***损耗较小、带宽较大，但由于材料本身电光性能的局限性，器件整体性能的提升受到限制，且价格昂贵。与LiNbO3、GaAs等材料相比，电光聚合物，具有电光系数高、响应速度快、制作工艺简单、***损耗小等优点，电光聚合物调制器又被称为下一代调制器。
目前电光调制器主要采用基于平板波导的MZ型结构，在电光材料两侧镀有电极，通过在电极上加载电压，致使电光材料区域内产生电场，电光材料的折射率随施加电压的不同发生变化。通过控制电压的大小，达到对光的相位、强度等调制的目的。但介质材料的固有损耗，始终制约电光调制器的进一步发展，目前的报道中，即使是电光聚合物，最低损耗也达0.7dB/cm，远大于光纤的固有损耗，并且MZ平板波导与光纤的连接损耗较大，严重的降低了器件的性能。
发明内容
本发明所要解决的问题是，克服目前MZ型电光调制器存在的大损耗、结构复杂这一问题。提供一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器结构。
本发明的技术方案：
一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，该调制器包括：D型双芯光纤、电光聚合物、电极和加载电压装置；具体结构为：
在D型双芯光纤的表面涂覆电光聚合物，电光聚合物两侧镀有金属电极，并与电压加载装置相连接。
当在金属电极上加载电压时，电光聚合物的折射率随电压变化，位于光纤中心的芯子由于远离电光聚合物，其有效折射率不变，而靠近电光聚合物的芯子对其折射率变化敏感。改变电极两侧的加载电压，可实现光纤输出端功率的调制。
本发明的有益效果具体如下：
本结构主要利用D型双芯光纤、电光聚合物的性质，实现光强度的全光纤调制。该调制器结构简单、灵活、制作成本低、连接损耗小、可大大提高调制器的调制性能。
附图说明
图1为基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器的横截面图。
图2为D型双芯光纤与普通单模光纤连接的结构示意图。
图3为输出光强随电压的变化示意图。
图4为未施加电压时输出光谱图。
图5为施加电压为20V时的输出光谱图。
图6为施加电压为40V时的输出光谱图。
具体实施方式
下面结合附图1至6对一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器作进一步描述。
实施例一
一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，该结构包括：D型双芯光纤(1)、电光聚合物(4)、金属电极(5)、电压加载装置(6)，其中，D型双芯光纤包含两个位置不同的芯子(2)、(3)。具体结构为：
在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接。
本实施例中基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器与单模光纤连接，结构如图2所示。输入端(10)通过单模光纤(8)与中心芯子(13)连接，输出端(11)通过单模光纤(9)与靠近边界的芯子(12)连接。调节加载电压(6)，输出光强度随电压的变化如图3所示。
实施例二
一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，该结构包括：D型双芯光纤(1)、电光聚合物(4)、金属电极(5)、电压加载装置(6)，其中，D型双芯光纤包含两个位置不同的芯子(2)、(3)。具体结构为：
在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接。
本实施例中基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器与单模光纤连接，结构如图2所示。输入端(10)通过单模光纤(8)与中心芯子(13)连接，输出端(11)通过单模光纤(9)与靠近边界的芯子(12)连接。当加载电压(6)为0V时，输出光谱图如图4所示。
实施例三
一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，该结构包括：D型双芯光纤(1)、电光聚合物(4)、金属电极(5)、电压加载装置(6)，其中，D型双芯光纤包含两个位置不同的芯子(2)、(3)。具体结构为：
在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接。
本实施例中基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器与单模光纤连接，结构如图2所示。输入端(10)通过单模光纤(8)与中心芯子(13)连接，输出端(11)通过单模光纤(9)与靠近边界的芯子(12)连接。当加载电压(6)为20V时，输出光谱图如图5所示。实施例四
一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，该结构包括：D型双芯光纤(1)、电光聚合物(4)、金属电极(5)、电压加载装置(6)，其中，D型双芯光纤包含两个位置不同的芯子(2)、(3)。具体结构为：
在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接。
本实施例中基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器与单模光纤连接，结构如图2所示。输入端(10)通过单模光纤(8)与中心芯子(13)连接，输出端(11)通过单模光纤(9)与靠近边界的芯子(12)连接。当加载电压(6)为40V时，输出光谱图如图6所示。

Claims (4)

1.一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，其特征在于：该结构包括：D型双芯光纤(1)、电光聚合物(4)、金属电极(5)、电压加载装置(6)，其中，D型双芯光纤包含两个位置不同的芯子(2，3)，在D型双芯光纤(1)的表面涂覆电光聚合物(4)，电光聚合物两侧镀有金属电极(5)，并与电压加载装置(6)相连接；基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器与单模光纤连接，输入端(10)通过单模光纤(8)与中心芯子(13)连接，输出端(11)通过单模光纤(9)与靠近边界的芯子(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，其特征在于：D型双芯光纤两个位置不同的芯子(2,3)的折射率分布、半径大小、纤芯距离可根据实际需要进行调节。
3.根据权利要求1所述的一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，其特征在于：该电光调制器结合了全光纤的低损耗和电光聚合物响应速度快的优势，使该调制器中光信号始终在光纤中传输，且传输损耗小。
4.根据权利要求1所述的一种基于D型双芯光纤的全光纤型电光调制器，其特征在于：调节电光聚合物(4 )的厚度，使得D型双芯光纤中两芯子(2，3)在无加载电压时完全耦合，当在电光聚合物(4)两端加载电压时，两芯子(2，3)的耦合程度随电压大小发生改变，可实现输出光的强度调制。
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