CN104635359B - 一种不同群速度信号同时获取的装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光信号控制领域，尤其涉及一种不同群速度信号同时获取的装置及其方法。本发明的装置，包括依次连接的激光源、电光调制系统、信号群速度控制系统以及信号的探测与分析系统；激光源生成连续激光束，电光调制系统将连续激光束正弦调制成调制信号，信号群速度控制系统将调制信号分为信号光和参考光，其输出的信号光形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同；信号的探测与分析系统探测信号光和参考光，并计算信号光相对参考光的时间延迟。本发明的装置简单、信号延迟量大；其实现方法方便，确定参数下，可同时获得不同群速度的信号光。

Description

一种不同群速度信号同时获取的装置及其方法

技术领域

本发明涉及光信号控制领域，尤其涉及一种不同群速度信号同时获取的装置及其方法。

背景技术

近年来，光信号调控技术因其在光通信等领域的极大地应用前景，越来越受到大家的重视。光信号的调控是光通信技术中实现信号高效路由的关键。传统的光信号调控技术主要分两种，一种是光信号经光电转换后对电信号的调控，因为光电转换的速度问题，这种路由方式效率较低，另外，因其本质是对电信号的调控，因此不能称作是真正意义的光信号路由。另外一种真正意义的全光路由，主要是依靠增加光信号所走的是光程来实现，其中最主要的是利用光纤线圈来实现。目前这种全关的路由技术也存在不足，比如：一旦光纤长度确定信号获得延迟时间就确定了，要改变延迟时间只能更换光纤线圈，无法灵活调节；因光程增加带来的信号衰减严重，不利于信号的传输和利用；所需的材料多，成本高，占用空间大，维护成本高。为此，论文《全光缓存器研究的新进展》和发明专利（基于垂直腔面发射激光器的宽带信号慢光可调延时器）提出了利用材料的非线性效应以及特殊光学结构实现信号延迟可调的光学路由技术，克服了传统光学路由技术中存在的问题。然而，这些路由技术的方法复杂，可控性差，对环境的要求相对高，并且在确定的参数条件下只能获得具有特定时间延迟量的信号，要改变信号的延迟时间，必需调整参数，这一方面增加了系统的不稳定性，同时也大大降低了系统的工作效率。

因此，如何设计出能够设计出一种系统简单、操作方便、信号的延迟量大，同时，在确定的参数条件下，可以同时获得具有不同群速度的信号是光信号调控中关心的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用聚焦的激光光束与C60甲苯溶液相互作用，可同时产生具有不同群速度的信号光，而无需参数的调节的装置及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种不同群速度信号同时获取的装置，包括依次连接的激光源、电光调制系统、信号群速度控制系统以及信号的探测与分析系统；

所述激光源产生连续激光束；

所述的电光调制系统由起偏器、电光晶体、检偏器以及信号源组成；起偏器将来自于激光源的连续激光束变为线偏振光；电光晶体接收来自起偏器的线偏振光并改变其偏振态；检偏器将来自电光晶体的偏振光变为偏振方向与起偏器的偏振方向垂直的线偏振光完成调制过程生成调制信号；电光晶体和信号源之间通过导线连接，通过改变信号源的频率相应调整调制信号的频率；

所述的信号群速度控制系统由分束器、凸透镜、石英样品池和C60甲苯溶液组成；分束器将来自电光调制系统的调制信号分为信号光和参考光，信号光经凸透镜聚焦后，经装有C60甲苯溶液的石英样品池后形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同；

所述的信号的探测与分析系统由小孔光阑、信号光光电探测器、参考光光电探测器、二维移动导轨以及示波器组成；来自信号群速度控制系统的信号光经小孔光阑后，由信号光光电探测器接收，经BNC线送入示波器通道1；参考光直接进入参考光光电探测器经BNC线送入示波器的通道2；信号光光电探测器固定于二维移动导轨上，并通过移动小孔光阑以及信号光探测器的位置实现对信号光不同位置的接收，所述示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，并相应计算信号光的群速度。

所述激光源为氩离子激光器，所述激光源的激光功率可调，所述连续激光束的波长为514.5nm。

所述凸透镜的焦距为5cm。

所述C60甲苯溶液的浓度为0.5mg/ml。

本发明还提供一种不同群速度信号同时获取的方法，包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启激光源、信号源、光电探测器以及示波器，激光源预热30分钟以上，并确保激光源输出的激光功率稳定；

步骤 202：对激光源进行参数调节和设置，生成连续激光束；保证激光源输出的激光功率满足与C60甲苯溶液作用的功率要求，并低于石英样品池的光损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光束变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定相关调制参数，将连续激光束激光通过起偏器、调制器以及检偏器后生成调制信号；

步骤 204：对信号群速度控制系统参数进行设置，产生不同群速度信号光；调制信号通过分束器分为信号光和参考光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光经凸透镜聚焦后，进入放置于凸透镜焦点处的石英样品池中，并与石英样品池中装有的C60甲苯溶液产生光热效应；经石英样品池出射的信号光受到光热效应的影响出射后形成明暗相间的同心环状结构光斑，光斑的同心环状结构的不同位置对应信号光的不同的群速度；

步骤 205：不同群速度信号的获取与分析；借助二维导轨调节信号光的光电探测器的位置，结合小孔光阑，对步骤204中获得同心环状结构光斑中任意一点的信号光进行提取，并将该信号光送入示波器通道1；利用参考光光电探测器对参考光进行接收并送入示波器通道2；通过示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，结合C60甲苯溶液的厚度计算步骤204中获得的同心环状结构光斑中任意一点的信号光群速度；调整信号光探测器以及小孔光阑的位置，重复步骤202-205实现对同心环状结构光斑上不同位置的信号光群速度的测量；

步骤 206：对获得数据进行存储，关闭设备。

本发明采用以上技术方案，由激光源生成连续激光束，电光调制系统将连续激光束正弦调制成调制信号，信号群速度控制系统将调制信号分为信号光和参考光，其输出的信号光形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同；信号的探测与分析系统探测信号光和参考光，并计算信号光相对参考光的时间延迟。本发明解决了目前群速度控制方法存在的不足，无需进行参数的调节，即可在单光束中同时获得具有不同群速度的信号。本发明装置简单、信号延迟量大，确定参数下，可同时获得不同群速度的信号光。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1本发明一种不同群速度信号同时获取的装置的结构示意图；

图2本发明一种不同群速度信号同时获取的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种不同群速度信号同时获取的装置包括依次连接的激光源、电光调制系统、信号群速度控制系统以及信号的探测与分析系统。

所述激光源产生连续激光束。所述激光源为氩离子激光器，所述激光源的激光功率可调，所述连续激光束的波长为514.5nm。

所述的电光调制系统由起偏器、电光晶体、检偏器以及信号源组成；起偏器将来自于激光源的连续激光束变为线偏振光；电光晶体接收来自起偏器的线偏振光并改变其偏振态；检偏器将来自电光晶体的偏振光变为偏振方向与起偏器的偏振方向垂直的线偏振光完成调制过程生成调制信号；电光晶体和信号源之间通过导线连接，通过改变信号源的频率相应调整调制信号的频率。

所述的信号群速度控制系统由分束器、凸透镜、石英样品池和C60甲苯溶液组成；分束器将来自电光调制系统的调制信号分为信号光和参考光，信号光经焦距为5cm的凸透镜聚焦后，经装有浓度为0.5mg/ml的C60甲苯溶液的石英样品池后形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同。

所述的信号的探测与分析系统由小孔光阑、信号光光电探测器、参考光光电探测器、二维移动导轨以及示波器组成；来自信号群速度控制系统的信号光经小孔光阑后，由信号光光电探测器接收，经BNC线送入示波器通道1；参考光直接进入参考光光电探测器经BNC线送入示波器的通道2；信号光光电探测器固定于二维移动导轨上，并通过移动小孔光阑以及信号光探测器的位置实现对信号光不同位置的接收，所述示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，并相应计算信号光的群速度。

如图2所示，本发明还提供一种不同群速度信号同时获取的方法，包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启激光源、信号源、光电探测器以及示波器，激光源预热30分钟以上，并确保激光源输出的激光功率稳定；

步骤 202：对激光源进行参数调节和设置，生成连续激光束；保证激光源输出的激光功率满足与C60甲苯溶液作用的功率要求，并低于石英样品池的光损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光束变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定相关调制参数，将连续激光束激光通过起偏器、调制器以及检偏器后生成调制信号；

步骤 204：对信号群速度控制系统参数进行设置，产生不同群速度信号光；调制信号通过分束器分为信号光和参考光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光经凸透镜聚焦后，进入放置于凸透镜焦点处的石英样品池中，并与石英样品池中装有的C60甲苯溶液产生光热效应；经石英样品池出射的信号光受到光热效应的影响出射后形成明暗相间的同心环状结构光斑，光斑的同心环状结构的不同位置对应信号光的不同的群速度；

步骤 205：不同群速度信号的获取与分析；借助二维导轨调节信号光的光电探测器的位置，结合小孔光阑，对步骤204中获得同心环状结构光斑中任意一点的信号光进行提取，并将该信号光送入示波器通道1；利用参考光光电探测器对参考光进行接收并送入示波器通道2；通过示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，结合C60甲苯溶液的厚度计算步骤204中获得的同心环状结构光斑中任意一点的信号光群速度；调整信号光探测器以及小孔光阑的位置，重复步骤202-205实现对同心环状结构光斑上不同位置的信号光群速度的测量；

步骤 206：对获得数据进行存储，关闭设备。

由激光源生成连续激光束，电光调制系统将连续激光束正弦调制成调制信号，信号群速度控制系统将调制信号分为信号光和参考光，其输出的信号光形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同；信号的探测与分析系统探测信号光和参考光，并计算信号光相对参考光的时间延迟。本发明解决了目前群速度控制方法存在的不足，无需进行参数的调节，即可在单光束中同时获得具有不同群速度的信号。本发明装置简单、信号延迟量大，确定参数下，可同时获得不同群速度的信号光。

Claims (5)

1.一种不同群速度信号同时获取的装置，其特征在于：其包括依次连接的激光源、电光调制系统、信号群速度控制系统以及信号的探测与分析系统；

所述激光源产生连续激光束；

所述的电光调制系统由起偏器、电光晶体、检偏器以及信号源组成；起偏器将来自于激光源的连续激光束变为线偏振光；电光晶体接收来自起偏器的线偏振光并改变其偏振态；检偏器将来自电光晶体的偏振光变为偏振方向与起偏器的偏振方向垂直的线偏振光完成调制过程生成调制信号；电光晶体和信号源之间通过导线连接，通过改变信号源的频率相应调整调制信号的频率；

所述的信号群速度控制系统由分束器、凸透镜、石英样品池和C60甲苯溶液组成；分束器将来自电光调制系统的调制信号分为信号光和参考光，信号光经凸透镜聚焦后，经装有C60甲苯溶液的石英样品池后形成同心环状结构的光斑，光斑的不同位置的信号光具有不同的群速度；参考光在空间的传输距离与信号光相同；

所述的信号的探测与分析系统由小孔光阑、信号光光电探测器、参考光光电探测器、二维移动导轨以及示波器组成；来自信号群速度控制系统的信号光经小孔光阑后，由信号光光电探测器接收，经BNC线送入示波器通道1；参考光直接进入参考光光电探测器经BNC线送入示波器的通道2；信号光光电探测器固定于二维移动导轨上，并通过移动小孔光阑以及信号光探测器的位置实现对信号光不同位置的接收，所述示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，并相应计算信号光的群速度。

2.根据权利要求1所述一种不同群速度信号同时获取的装置，其特征在于：所述激光源为氩离子激光器，所述激光源的激光功率可调，所述连续激光束的波长为514.5nm。

3.根据权利要求1所述一种不同群速度信号同时获取的装置，其特征在于：所述凸透镜的焦距为5cm。

4.根据权利要求1所述一种不同群速度信号同时获取的装置，其特征在于：所述C60甲苯溶液的浓度为0.5mg/ml。

5.一种基于权利要求1所述一种不同群速度信号同时获取的装置的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启激光源、信号源、光电探测器以及示波器，激光源预热30分钟以上，并确保激光源输出的激光功率稳定；

步骤 202：对激光源进行参数调节和设置，生成连续激光束；保证激光源输出的激光功率满足与C60甲苯溶液作用的功率要求，并低于石英样品池的光损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光束变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定相关调制参数，将连续激光束激光通过起偏器、调制器以及检偏器后生成调制信号；

步骤 204：对信号群速度控制系统参数进行设置，产生不同群速度信号光；调制信号通过分束器分为信号光和参考光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光经凸透镜聚焦后，进入放置于凸透镜焦点处的石英样品池中，并与石英样品池中装有的C60甲苯溶液产生光热效应；经石英样品池出射的信号光受到光热效应的影响出射后形成明暗相间的同心环状结构光斑，光斑的同心环状结构的不同位置对应信号光的不同的群速度；

步骤 205：不同群速度信号的获取与分析；借助二维导轨调节信号光的光电探测器的位置，结合小孔光阑，对步骤204中获得同心环状结构光斑中任意一点的信号光进行提取，并将该信号光送入示波器通道1；利用参考光光电探测器对参考光进行接收并送入示波器通道2；通过示波器计算信号光相对参考光的时间延迟，结合C60甲苯溶液的厚度计算步骤204中获得的同心环状结构光斑中任意一点的信号光群速度；调整信号光探测器以及小孔光阑的位置，重复步骤202-205实现对同心环状结构光斑上不同位置的信号光群速度的测量；

步骤 206：对获得数据进行存储，关闭设备。