【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光信号处理，特别涉及一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置及其在光子集成中的应用。
技术介绍
1、光信号移频对于许多应用非常重要，例如在光外差探测系统中，为了避免系统低频噪声或1/f噪声对测量结果的影响，需要中心频率为f0的光信号与它本身频移δf后的光信号(f0+δf)进行拍频，产生一个频率为δf的拍频信号。在外差法测量激光器线宽时，通常采用声光调制器来实现上述所说δf的移频，在特定移频下布拉格条件要求入射和出射光都要处于特定的角度，改变频移量需要相应地改变光束的角度，这在许多应用中不切实际。此外，受到制作声光调制器材料的特性的限制，频移量通常在100mhz范围以内。另外一种实现光信号移频的方式是单边带调制，然而这种方式的缺点是需要一个带通滤波器滤除光信号的载波频率f0。此外，单边带调制具有较高的成本和较大的插入损耗。
2、在其它一些应用系统，如激光雷达或光频域反射计中都需要一个线性可调的光源来获得不同反射目标的位置。利用直接调制光信号可能会减少相干长度导致测量距离的缩短。通常在这种系统中使用具有较长相干长度的可调谐激光器，但是这种激光器通常价格昂贵且很难实现。而使用单边带调制器也存在相同的缺点。
技术实现思路
1、本申请提供一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置及其在光子集成中的应用，能够实现固定频移和可调谐的频移(扫频光信号)，不需要光学滤波器和可调微波源，并具有低成本、低插入损耗、结构紧凑和尺寸小的优点。
2、本专利技术的其它目的和优点可以从本专利技术所揭露
3、为达上述之一或部分或全部目的或其他目的，本专利技术提供一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置及其在光子集成中的应用。
4、一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，包括：
5、衬底，光信号输入/出端，折返形薄膜铌酸锂长波导，驱动电极，所述光信号输入端与所述薄膜铌酸锂波导首端耦合，所述光信号输出端与所述薄膜铌酸锂波导尾端耦合。
6、所述驱动电极为多个并联电极，待处理光信号通过所述光信号输入端引入所述折返形薄膜铌酸锂长波导，施加驱动电压至所述驱动电极产生驱动电压信号，调整所述驱动电压信号与所述光信号进行速度匹配，使得所述驱动电压信号与要产生相移的所述光信号重叠。
7、所述延迟量为所述光信号通过每个直段波导部分的时间，对所述驱动电压信号设定延迟量使得所述驱动电压信号的速度与所述光信号的速度匹配。
8、所述驱动电极为多个行波电极，所述装置还包括多个负载电阻，所述负载电阻与所述电极并联。
9、所述驱动电极为单个行波电极。
10、所述衬底为硅衬底。
11、对所述电极施加锯齿形波形驱动信号可实现光信号的固定点移频，即固定频移的光信号。
12、对所述电极施加二次函数/正弦/余弦波形驱动信号可产生线性扫频光信号。
13、一种单边带光学移频器，包括：
14、移相器：一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置；
15、开关；
16、光波导；
17、一对所述控制光开关分别设置在被处理光信号的输入端和输出端一侧；所述控制光开关的每一路都具有一对移相器，所述控制光开关用于控制进入所述移相器的光源以及控制所述移相器的输出光源，所述光信号在波导中传播。
18、一种光频域反射计(ofdr)和相干激光雷达装置，包括：薄膜铌酸锂相干解调光芯片；
19、光学移频器：一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置；
20、所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片包含有激光光源、所述光学移频器、光耦合器、光放大器、偏振分束旋转器、光频率检测器和光电探测器，所述光学移频器用于产生扫频光信号；
21、所述激光光源发出可用于薄膜铌酸锂波导的te偏振态的光信号，所述光信号进入所述光学移频器产生扫频光信号；所述扫频光信号经所述光耦合器c1分成进入所述光频率探测器的第一扫频光信号和朝向输出端的第二扫频光信号；所述第二扫频光信号经所述光耦合器c4分为第三扫频光信号和第四扫频光信号，所述第三扫频光信号经所述光耦合器c6分为第一参考光信号和第二参考光信号，所述第四扫频光信号输出所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片后，与被测物体接触并反射回薄膜铌酸锂相干解调光芯片，所述反射光信号包括te和tm模式的光信号；所述反射光信号经过所述光耦合器c5后部分光信号进入所述偏振分束旋转器，所述偏振分束旋转器将所述反射光信号中的te模式光信号直接输出为第一反射光信号。所述偏振分束旋转器将所述反射光信号中的tm模式转换为te模式输出为第二反射光信号，所述第一反射光信号与所述第一参考光信号进入所述光耦合器c6进行干涉产生干涉信号，所述干涉信号输出为两路互为反相的光信号，所述互为反相的光信号被所述光电探测器转换为电压信号，对所述电压信号处理后用于探测被测物体的相关信息；所述第二反射光信号分别与所述第二参考光信号进入所述光耦合器c7进行干涉产生干涉信号，所述干涉信号输出为两路互为反相的光信号，所述互为反相的光信号被所述光电探测器转换为电压信号，对所述电压信号处理后用于探测被测物体的相关信息。
22、所述第四扫频光信号经所述放大器放大后输出所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片。
23、所述光路选择分路包括所述光耦合器c5以及与所述光耦合器c5连接的所述偏振分束旋转器，所述偏振分束旋转器将包含te偏振态以及tm偏振态的反射光信号旋转为te偏振态光信号后通过所述光耦合器c7以及c8与所述第一、第二参考光信号进行相干探测。
24、所述光耦合器c5设置在所述第四扫频光信号靠近所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片的输出端。
25、所述光路选择分路包括所述微型环形器，所述微型环形器可替换为带尾纤的光环形器，所述微型环形器将所述输出的光信号与反射回所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片的光信号分离。
26、所述光放大器和所述光耦合器c5可设置为两个并排的偏振发生器，所述偏振发生器用于分析所述反射光信号的偏振特性。
27、所述光耦合器c7和c8可使用两个90度光混频器或2×4或2×3多模干涉耦合器代替。
28、与现有技术相比，本专利技术的有益效果主要包括：
29、1.本申请提供一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置及其在光子集成中的应用，能够实现固定频移和可调谐的频移(扫频光信号)，不需要光学滤波器滤除激光器的载波信号，也不需要成本高、尺寸大的可调谐射频源来驱动，并具有低成本、低插入损耗、结构紧凑和尺寸小的优点。
30、为让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为多个并联电极，待处理光信号通过所述光信号输入端引入所述折返形薄膜铌酸锂长波导，施加驱动电压至所述驱动电极产生驱动电压信号，调整所述驱动电压信号与所述光信号进行速度匹配，使得所述驱动电压信号与要产生相移的所述光信号重叠。
3.根据权利要求2所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述延迟量为所述光信号通过每个直段波导部分的时间，对所述驱动电压信号设定延迟量使得所述驱动电压信号的速度与所述光信号的速度匹配。
4.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为多个行波电极，所述装置还包括多个负载电阻，所述负载电阻与所述电极并联。
5.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为单个行波电极。
6.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
7.根据权利要求1所述的一
8.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，对所述电极施加二次函数/正弦/余弦波形驱动信号可产生线性扫频光信号。
9.一种单边带光学移频器，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，包括：
10.一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，包括：薄膜铌酸锂相干解调光芯片；
11.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述第四扫频光信号经所述放大器放大后输出所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片。
12.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述光路选择分路包括所述光耦合器C5以及与所述光耦合器C5连接的所述偏振分束旋转器，所述偏振分束旋转器将包含TE偏振态以及TM偏振态的反射光信号旋转为TE偏振态光信号后通过所述光耦合器C7以及C8与所述第一、第二参考光信号进行相干探测。
13.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述光耦合器C5设置在所述第四扫频光信号靠近所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片的输出端。
14.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述光路选择分路包括所述微型环形器，所述微型环形器可替换为带尾纤的光环形器，所述微型环形器将所述输出的光信号与反射回所述薄膜铌酸锂相干解调光芯片的光信号分离。
15.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述光放大器和所述光耦合器C5可设置为两个并排的偏振发生器，所述偏振发生器用于分析所述反射光信号的偏振特性。
16.根据权利要求10所述的一种光频域反射计(OFDR)和相干激光雷达装置，其特征在于，所述光耦合器C7和C8可使用两个90度光混频器或2×4或2×3多模干涉耦合器代替。
...【技术特征摘要】
1.一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为多个并联电极，待处理光信号通过所述光信号输入端引入所述折返形薄膜铌酸锂长波导，施加驱动电压至所述驱动电极产生驱动电压信号，调整所述驱动电压信号与所述光信号进行速度匹配，使得所述驱动电压信号与要产生相移的所述光信号重叠。
3.根据权利要求2所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述延迟量为所述光信号通过每个直段波导部分的时间，对所述驱动电压信号设定延迟量使得所述驱动电压信号的速度与所述光信号的速度匹配。
4.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为多个行波电极，所述装置还包括多个负载电阻，所述负载电阻与所述电极并联。
5.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述驱动电极为单个行波电极。
6.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
7.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，对所述电极施加锯齿形波形驱动信号可实现光信号的固定点移频，即固定频移的光信号。
8.根据权利要求1所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，其特征在于，对所述电极施加二次函数/正弦/余弦波形驱动信号可产生线性扫频光信号。
9.一种单边带光学移频器，其特征在于，使用权利要求1-6任一项所述的一种基于薄膜铌酸锂的光移频装置，包括：
10.一种光频域反射计(ofdr)和相干激光雷达装置，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚晓天，王熙臣，马建伟，
申请(专利权)人：苏州铌芯感知技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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