[发明专利]基于VIPA标准具的电光调制深度实时测控系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于VIPA标准具的电光调制深度实时测控系统及方法，该系统包括单频激光器、电光调制器、VIPA色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列和反馈控制模块；所述单频激光器产生的单频线偏振光输入至电光调制器，经电光调制后输出多频率复合光；多频率复合光输入色散分光模块，不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；间距为毫米量级的多个光束通过光束分隔器件将所需要的几种频率成分的光分离开，同时输入到探测器阵列中；探测器阵列将光强信号转化为电信号，输入至反馈控制模块中，通过反馈控制模块实现对电光调制深度的实时测控；所述色散分光模块包括准直器、柱透镜、虚拟成像相位阵列和聚焦透镜。

技术领域

本发明涉及激光调制技术领域，具体是一种基于VIPA标准具的电光调制深度实时测控系统及方法。

背景技术

电光调制器(EOM)是利用晶体电光效应工作的光学调制器，通过晶体折射率的变化引起光波特性变化，最终实现对输入光的相位、幅值、强度和偏振状态的控制。典型电光调制器，如相位调制器和强度调制器，均是通过对光学载波施加射频调制，进而在光频域内产生载波之外的等间隔边带，各边带之间的频率间隔等于调制信号的频率，且各边带功率大小关系符合既定的函数模型。理想情况下，如果EOM的半波电压一定，那么所加调制信号的电压幅值便决定了各光学频率成分的功率比值，即调制深度，这一规律在单边带调制下也成立。但由于单个EOM的半波电压都略有差别，且半波电压大小也会因环境存在漂移问题，因此器件的半波电压值并非恒定，恒定的电光调制功率并不能让调制深度保持不变，载波和边带的功率所占比重会发生波动。当面对一些载波与边带光强之比有严格要求的应用需求时，如原子干涉拉曼光的功率比值需要恒定来消除跃迁频率抖动误差，必须对调制深度进行精确的反馈控制。

要对调制深度进行准确的反馈控制，一种传统的解决思路是利用扫描F-P腔法，通过改变F-P腔的腔长逐次选出各光频成分，并用同一探测器各频率光进行分时探测，这种方法虽然能分别实现各频率成分的功率探测，但必须时分复用F-P腔，并不能实现调制深度的实时锁定，且F-P腔的扫描时间也会严重制约锁定带宽。另一种思路是利用高色散分光器件，将各光频成分在空间上进行区分探测。但是，由于EOM的射频驱动信号频率一般为0.5GHz～20GHz之间，光栅和棱镜等传统色散元件很难将各频率成分空间分开。

发明内容

本发明提供一种基于VIPA标准具的电光调制深度实时测控系统及方法，用于克服现有EOM载波边带功率比难以准确测量、调制深度无法精确控制的问题，具有较强的技术创新性和实用化价值。

虚拟成像相位阵列(Virtually Imaged PhasedArray，VIPA)是一种高色散标准具，可将具有一定频率差的光谱分开，具有对偏振不敏感、结构简单、光谱分辨率高等优点，主要应用于色散补偿、光通信、脉冲压缩整形和光谱探测等领域。本发明将VIPA的高色散分光作用于EOM或类似的电光调制器件，可直接将GHz间隔的载波和边带在空间上分开为不同光束，并进行实时光强探测，该方法可对EOM调制深度进行实时测量和反馈控制，且能快速准确实现EOM调制光束频率成分的功率比测控。

本发明的技术方案具体如下：

一种基于VIPA标准具的电光调制深度实时测控系统，包括单频激光器、电光调制器、VIPA色散分光模块、光束分隔器件、探测器阵列和反馈控制模块；

所述单频激光器用于产生单频线偏振光，所述单频线偏振光输入至电光调制器，经电光调制后输出由载波和边带组成的多频率复合光；所述多频率复合光输入至色散分光模块，不同频率的边带光在空间上被分隔成间距为毫米量级的多个光束；间距为毫米量级的多个光束通过光束分隔器件将所需要的几种频率成分的光分离开，并同时分别输入至探测器阵列中；探测器阵列将光强信号转化为电信号，输入至反馈控制模块中，通过反馈控制模块实现对电光调制深度的实时测控；