一种高性能的光纤声光调制器级联模块.pdf
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1、第4 5卷第4期压 电 与 声 光V o l.4 5N o.42 0 2 3年8月P I E Z O E L E C T R I C S&A C OU S TOO P T I C SA u g.2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 6 作者简介:李世国(1 9 8 1-),男,重庆市梁平区人,高级工程师,主要从事声光器件设计的研究。文章编号:1 0 0 4-2 4 7 4(2 0 2 3)0 4-0 5 8 4-0 5D O I:1 0.1 1 9 7 7/j.i s s n.1 0 0 4-2 4 7 4.2 0 2 3.0 4.0 2 1一种高性能的光纤声光调制器级联模块李
2、世国,张静雯,吴中超,申向伟,陈永峰,王大贵,令狐梅傲(中国电子科技集团公司 第二十六研究所,重庆4 0 0 0 6 0)摘 要:通过采用外部时钟、双路延时可调等技术,得到了一款工作波长15 5 0n m、移频频率8 0MH z、插入损耗5.4d B、消光比1 0 0d B、脉冲抖动1.8n s的高性能光纤声光调制器级联模块。采用该级联模块搭建了M-Z干涉光路,得到了稳定的干涉波形。结果表明,该级联模块可提升光脉冲消光比,同时能有效地提升干涉波形的稳定性,对微弱信号探测的外差激光相干探测系统性能提升有一定的促进作用。关键词:声光调制;声光移频;光纤传感;声光调制器中图分类号:T N 6 5 文
3、献标志码:A AH i g hP e r f o r m a n c eF i b e rA c o u s t o-O p t i cM o d u l a t o rC a s c a d eM o d u l eL IS h i g u o,Z H A N GJ i n g w e n,WUZ h o n g c h a o,S H E NX i a n g w e i,C H E NY o n g f e n g,WA N GD a g u i,L I N GH u m e i a o(T h e2 6 t hI n s t i t u t eo fC h i n aE l e c t
4、 r o n i c sT e c h n o l o g yG r o u pC o r p o r a t i o n,C h o n g q i n g4 0 0 0 6 0,C h i n a)A b s t r a c t:U s i n gt h ee x t e r n a l c l o c k,d u a l-c h a n n e l a d j u s t a b l ed e l a ya n do t h e r t e c h n o l o g i e s,ah i g hp e r f o r m a n c e f i-b e ra c o u s t o-o
5、 p t i cc a s c a d e(F AOM)m o d u l ew i t hw a v e l e n g t ho f 15 5 0n m,f r e q u e n c y-s h i f t f r e q u e n c yo f 8 0MH z,i n-s e r t i o nl o s so f 5.4d B,e x t i n c t i o nr a t i oo f g r e a t e r t h a n1 0 0d B,a n dp u l s e j i t t e r o f 1.8n sh a sb e e nd e v e l o p e d.
6、T h eM-Zi n t e r f e r e n c eo p t i c a l p a t hw a sb u i l tu s i n gt h i sc a s c a d em o d u l e,a n ds t a b l e i n t e r f e r e n c ew a v e f o r m w a so b t a i n e d.T h ee x p e r i m e n t a l r e s u l t ss h o wt h a t t h e c a s c a d em o d u l e c a ne f f e c t i v e l y i
7、 m p r o v e t h e s t a b i l i t yo f t h e i n t e r f e r e n c ew a v e f o r mw h i l e i m p r o v i n gt h ee x t i n c t i o nr a t i oo f t h eo p t i c a l p u l s e,a n dh a sac e r t a i np r o m o t i o no nt h ep e r f o r m a n c e i m p r o v e-m e n to f t h eh e t e r o d y n e l
8、a s e r c o h e r e n td e t e c t i o ns y s t e mf o rw e a ks i g n a l d e t e c t i o n.K e yw o r d s:a c o u s t o-o p t i cm o d u l a t i o n;a c o u s t o-o p t i c f r e q u e n c ys h i f t;f i b e ro p t i c a l s e n s i n g;a c o u s t o-o p t i cm o d u-l a t o r(AOM)0 引言光纤声光调制器(AOM)
9、1-9以高消光比、高温度稳定性及天然的移频特性,成为许多光纤传感系统的核心器件,随着光纤传感系统应用的不断发展,对微弱信号探测能力的需求不断提升,要求进一步降低系统产生的噪声,传统方式上,一般采用单个AOM,通断消光比为5 06 0d B,对噪声的抑制已不能满足需要,本文提出一种双器件级联方案,实现超高的消光比,经系统试验验证,能提升系统探测信号的能力。1 声光调制器的原理声光调制器由器件和驱动电源组成,器件内部由声光晶体、匹配网络构成,主要利用声光互作用的基本原理,驱动电源输出的射频电信号经阻抗匹配网络施加到声光晶体的压电换能器上,压电换能器将该信号转换为超声波在声光晶体内传播,形成折射率光
10、栅,当激光以一定角度通过时即发生布喇格衍射,如图1所示。图1 声光调制的基本原理通过调制电信号的输出功率达到调制光信号幅度的目的,被调制的射频信号包络与调制信号一致,实现对光信号波形的任意调制。声光调制器的移频功能是声光器件发生布喇格衍射效应的根因是光子与声子相互作用产生一个新的光子的过程,光子与声子之间的散射遵循能量守恒定律:hd=hih(1)式中:h=6.6 2 61 0-3 4Js为普朗克常量;d为衍射光的角频率;i为入射光的角频率;为声场的角频率。由式(1)可见,只要发生了衍射,一定会产生移频。因此,声光移频是声光器件的基本特性。2 弱信号探测需求无论是以-OT D R为代表的分布式光
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