[发明专利]基于LiNbO3

说明书

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种基于LiNbOsubgt;3/subgt;体调制器的自然光通信方法，包括设计基于LiNbOsubgt;3/subgt;体调制器的自然光调制装置结构；当一束偏振光延LiNbOsubgt;3/subgt;晶体的x轴或者y轴方向通过，在电场驱动下，产生y或者x偏振方向的o光和z偏振方向的e光，o光和e光在出射时将产生相应的相位差，出射光的总偏振态为这两个正交偏振方向出射时状态的矢量和；当向LiNbOsubgt;3/subgt;体调制器施加不同的调制电压时，若相位差为π的奇数倍，出射光偏振态与入射光正交；若相位差为π的偶数倍，出射光偏振态与入射光平行。本发明利用LiNbOsubgt;3/subgt;材料的特殊电光性质，通过施加电信号，改变光在传播过程中的偏振态，从而实现对透射光波的快速调制。

技术领域

本发明属于光通信技术领域，特别涉及一种基于LiNbO₃体调制器的自然光通信方法。

背景技术

人类社会发展至今，节能环保已成为当今科技发展的大主题和大方向，光通信领域发展的几十年间，节能环保的通信方式也在逐渐被提出。借助现有的自然光源(如太阳光等)，在传播路径上对光波进行调制的自然光通信，打破了人们对光通信的传统认知，挣脱了通信离不开照明的枷锁，使原本被看作干扰源的自然光变成可利用的信号传输工具，扩展了光通信的应用范围。无需提供额外的照明光源，节约了本身通信不需要的能耗，自然光通信具有低功耗低成本、设备便携可移植性强、使用范围广等优势。作为一项最新提出的光通信技术，自然光通信的研究才刚刚起步，澳大利亚新南威尔士大学的学者Changshuo Hu等在目前的相关研究当中是较为完善的，他们提出并设计了一种以高分子分散液晶(PDLC)面板作为调光板，通过控制液晶面板的充放电实现透射光的强度调制，并通过实验对系统在OOK调制下10kbit数据的误码率进行了测试，但数据传输速率极低，缺乏实质性应用价值。

受限于液晶分子本身的特性，PDLC面板调制的最大问题在于其调制速率。作为一种极性有机高分子，液晶分子的响应速率受限于极性大小、有效质量、液晶粘度和稠度、施加电场强度等诸多因素，无法做到像电偶极子那样在电场中自由翻转。一般，在几十伏特的作用下，一块液晶面板的响应速率在ms量级。Changshuo Hu所做的研究就是利用液晶分子的极性，使其在电场的作用下做到无序和有序的排布，从而对透射光进行调制，如图1所示。在实验中，他使用面积8×13cm大小的液晶板，达到最大透过率所需电压57.7V，最终在误码率小于1％的条件下获得33bit/s的数据传输速率。这个性能远达不到一个合格通信系统的标准。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于LiNbO₃体调制器的自然光通信方法，利用LiNbO₃材料的特殊电光性质，通过施加电信号，改变光在传播过程中的偏振态，从而实现对透射光波的快速调制。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种基于LiNbO₃体调制器的自然光通信方法，包括以下步骤：

设计基于LiNbO₃体调制器的自然光调制装置结构；

当一束偏振光延LiNbO₃晶体的x轴或者y轴方向通过，在电场驱动下，产生y或者x偏振方向的o光和z偏振方向的e光，o光和e光在出射时将产生相应的相位差，出射光的总偏振态为这两个正交偏振方向出射时状态的矢量和；

当向LiNbO₃体调制器施加不同的调制电压时，若相位差为π的奇数倍，出射光偏振态与入射光正交；若相位差为π的偶数倍，出射光偏振态与入射光平行。