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Y波导集成光学相位调制器调制线性度测试研究.pdf

Y波导集成光学相位调制器调制线性度测试研究

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2011-06-22 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《Y波导集成光学相位调制器调制线性度测试研究pdf》,可适用于工程科技领域

©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet作者简介 韩雅环,工程师收稿日期 文章编号 ()Y波导集成光学相位调制器调制线性度测试研究韩雅环(海军驻三院军事代表室 北京 )摘 要 目前光纤陀螺大都采用数字闭环解调方案,反馈信号以电压的形式施加在相位调制器上作为闭环回路的重要环节,相位调制器的调制线性度对保证系统正常闭环工作有重要影响介绍了Y波导集成光学相位调制器的相位调制原理,设计并完成了该器件调制线性度的测试实验,实验结果与电光调制理论相吻合关键词 相位调制 线性度 测试中图分类号 TJ             文献标识码 AResearchontheNonlinearTestingoftheYbranchWaveguideIntegratedOpticalModulatorHanYahuan(NavalMilitaryRepresentativesOfficeInTheThirdResearchAcademy,Beijing ,China)Abstract:FOGutilizesdigitalclosedloopdemodulationdesigninmostcases,thebackfeedsignalisappliedtophasemodulatorintheformofvoltageAsanimportantsegmentofthebackfeedloop,thenonlinearofthephasemodulatormakeaverygoodpointtoensurethattheclosedloopsystemworkswellTheprincipleoftheYbranchwaveguideintegratedopticalmodulatorisintroduced,theexperimentofnonlineartestingisdesignedandfulfilledTheresultoftheexperimentaccordswiththetheoryexactlyKeywords:phasemodulation nonlinear test 引 言Y波导集成光学相位调制器是干涉型光纤陀螺的核心元件,该元件的光学和电学特性对陀螺的性能均有很大影响受测试手段所限,以往对Y波导的测试工作主要集中在消光比、分光比、损耗变化量等光学指标的测量上,而对其电学调制特性的测试和研究工作开展的很少为了更加全面了解Y波导集成光学相位调制器的性能特点,进一步完善光学器件的测试工作,本文中建立了一套以光纤陀螺为基础的测试系统,对Y波导集成光学相位调制器的调制线性度进行了测试和计算 相位调制原理从物理光学的知识中我们了解到:光波在介质中传输时,其相位变化不仅与光波的传输距离有关,同时也和介质的折射率有关,因此在物理光学··战术导弹技术 TacticalMissileTechnology Sept,,():~©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet中引入了光程的概念,即光波传输距离与介质折射率的乘积,光程与光波的相位变化成正比显而易见,在传输距离一定的情况下,如果能够改变传输介质的折射率,我们就可以改变光波的相位如果能够让传输介质的折射率以某种规律变化,我们就可以实现光波的相位调制铌酸锂晶体可以产生电光效应,即晶体的折射率在外电场作用下发生变化的一种物理现象晶体的电光效应主要有两种,一阶电光效应,也称为Pockels效应,此时我们认为晶体的折射率与外加电场之间的关系是线性的二阶电光效应,也称为Kerr效应,某些晶体在强电场作用下产生双折射,折射率随外加电场变化而变化,且两者呈平方关系Y波导集成光学相位调制器则恰恰是利用了铌酸锂晶体的一阶电光效应:通过对在晶体中传输的光波施加电压,改变晶体的折射率,进而实现了对光波的相位调制在Y波导集成光学相位调制器中,相位变化与外加电场的关系如下:Δφ=πLλnγVd()式中,Δφ为相位变化n为折射率γ为电光系数,是一个常量V为外加电压d为施加外加电压的电极间隔很显然,在相位调制器件的材料和结构参数确定的条件下,相位变化Δφ与外加电压V之间具有线性关系调制线性度就是Δφ随V变化的线性程度,该指标除了和相位调制原理有关以外,也受器件的制作工艺过程影响当Δφ=π时,所对应的外加电压V通常被称为相位调制器的半波电压,表征调制器的相位调制能力 测试方案实验原理图如图所示熔接一套陀螺光路,其中包含被测Y波导集成光学相位调制器,利用信号发生器产生方波在光纤环圈的本征频率上对Y波导集成光学相位调制器进行调制,当方波的幅度发生变化时,陀螺的偏置工作点变化导致干涉光强周期性变化(如图所示),探测器输出电压信号也会随之改变方波调制信号的幅值从逐渐增加,探测器输出从最大值逐渐减小,当减小至第一个最小极值时对应的方波幅值即为所测半波电压值,此时对应相位差为π记录一系列调制方波的幅值以及对应的探测器输出值,可以计算出Y波导集成光学相位调制器的调制线性度 测试过程()用被测Y波导集成光学相位调制器按图熔接一套陀螺光路()按图连接测试设备()用信号发生器产生方波对Y波导进行调制,方波幅度由逐次递增,增幅V,直至测出探测器输出的第一个极小值,即测出半波电压()记录不同方波幅值对应的输出值()处理测试数据,计算调制线性度 测试数据测试数据如表所示··战术导弹技术 TacticalMissileTechnology Sept,,()©ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouseAllrightsreservedhttp:wwwcnkinet表方波幅值(V)输出(V)方波幅值(V)输出(V)方波幅值(V)输出(V)图 测试数据曲线 数据处理结果测试数据曲线如图所示显然,该曲线是一条比较理想的余弦响应曲线,与陀螺响应曲线相吻合将测试数据进行归一化后计算不同方波调制幅度对应的实际等效相位差,并利用最小二乘法进行线性拟合,拟合曲线与实际值曲线如图所示显然,图中的实际值曲线与拟合曲线高度吻合,符合铌酸锂晶体电光效应理论中相位变化与外图 实际值与拟合曲线图加电压成正比的结论按照上图中数据计算得到被测器件的调制线性度为‰ 结论本次实验中发现输出数据变化范围不大,约mV主要原因是光源没有与光路进行熔接,而是用“连接法兰光纤适配器”的方式与光路连接,造成了很大的光路损耗,到达探测器的光功率较小如果将光源直接熔接到光路上,测试结果可能会更准确,但对光源的输出尾纤会有一定破坏,多次实验后可能造成尾纤过短,光源无法继续使用本实验中采用的测试方法具备较强可行性,并且测试过程简便、结果可靠,但测试前的光路熔接工作较为繁琐实验结果表明Y波导集成光学相位调制器具有较高的调制线性度,与电光晶体电光调制理论相符参 考 文 献 HERVECLefèvreThefiberopticgyroscopeMUSA:ARTECHHOUSE, 陈才和光纤通信M北京:电子工业出版社,(上接第页)参 考 文 献 纪永清,董文洪,唐金国海军兵种武器系统作战效能评估M北京:海潮出版社, 旷志高,颜仲新,刘鼎臣超视距反舰导弹的射击方式探讨J飞航导弹,,() 吴德伟,高晓光,陈军战术数据链的建设与发展J火力指挥与控制,,() 刘占荣海军战术数据链J情报指挥控制与仿真技术,,() 吴福初,潘长鹏,刘卫东智能反舰巡航导弹协同攻击效能评估J战术导弹技术,,()··战术导弹技术 TacticalMissileTechnology Sept,,()

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