CN104660339B - 一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光信号调控领域，具体说是一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法和装置。本发明的装置，包括依次连接的光源、电光调制系统、分束与信号延迟系统以及探测与分析系统；光源生成连续激光，电光调制系统将连续激光正弦调制成调制信号，分束与信号延迟系统将调制信号分为信号光和参考光，信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；探测与分析系统探测荧光信号和参考光，并计算荧光信号相对参考光的时间延迟。本发明解决了传统光学延迟系统存在的不足，不需要复杂的设备以及控制方法。本发明的设备简单，操作方便，并且可以在空间任意方向实现延迟信号的接收和利用。

Description

一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法和装置

技术领域

本发明涉及光信号调控领域，具体说是一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法和装置。

背景技术

近年来，光通信因其低成本高性能的优点，越来越得到广泛的应用。光通信技术的核心之一是光信号的路由，也就是信号的延迟控制技术。传统的光信号路由技术主要是依靠增加光程来实现，比如，利用光纤线圈。但此种延迟技术主要有以下几个缺点：1）延迟时间通常是确定的，无法灵活调节。2）由于光程增加，信号的衰减严重，不利于信号传输。3）所需的材料多，占用空间大，成本高，不便于维护。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，控制难度较大，并且只能在信号的传输方向上实现延迟效应，无法灵活的提取延迟信号，实现延迟信号的有效利用。

因此，研究一种装置更简单，性能更稳定能实现光信号的延迟可控系统，并利用其在空间多个方向实现延迟信号的提取，是光学路由技术中的关键问题。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足，提供一种采用信号光激发红宝石晶体，利用红宝石晶体的荧光寿命实现信号光延迟控制的装置及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置，包括依次连接的光源、电光调制系统、分束与信号延迟系统以及探测与分析系统；

所述光源产生连续激光；

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；起偏器将来自于光源的连续激光变为线偏振光；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；

所述的分束与信号延迟系统由分束器与红宝石晶体组成；分束器将调制信号分为参考光和信号光，信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

所述的探测与分析系统由参考光光电探测器、荧光信号光电探测器、三维导轨以及示波器组成；参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间。

所述光源为激光器，所述连续激光的波长为532nm。

所述参考光和信号光的能量比为1:99。

本发明还提供一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法，包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启光源、信号源、参考光光电探测器、荧光信号光电探测器以及示波器；

步骤 202：对光源进行参数调节和设置，生成连续激光；保证光源输出的激光功率满足后续荧光的激发的功率要求，并低于红宝石的损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定检偏器的角度以及信号源的输出电压和频率，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：对分束与信号延迟系统参数设置，生成荧光信号和参考光；调制信号通过分束器分为能量比为1：99的参考光和信号光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

步骤 205：探测与分析系统的数据获取与分析；调整荧光信号光电探测器和参考光光探测器的位置以及增益参数，参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间；

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，由光源生成连续激光，电光调制系统将连续激光正弦调制成调制信号，分束与信号延迟系统将调制信号分为信号光和参考光，信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；探测与分析系统探测荧光信号和参考光，并计算荧光信号相对参考光的时间延迟。本发明解决了传统光学延迟系统存在的不足，不需要复杂的设备以及控制方法。本发明的设备简单、操作方便，并且可以在空间任意方向实现延迟信号的接收和利用。

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本发明一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置的结构示意图；

图2本发明一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法的流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置包括依次连接的光源、电光调制系统、分束与信号延迟系统以及探测与分析系统；

所述光源产生连续激光；所述光源为激光器，所述连续激光的波长为532nm。

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；起偏器将来自于光源的连续激光变为线偏振光；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；

所述的分束与信号延迟系统由分束器与红宝石晶体组成；分束器将调制信号分为参考光和信号光，所述参考光和信号光的能量比为1:99。信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

所述的探测与分析系统由参考光光电探测器、荧光信号光电探测器、三维导轨以及示波器组成；参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间。

如图2所示，本发明还提供一种利用荧光效应实现光信号延迟的方法，包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启光源、信号源、参考光光电探测器、荧光信号光电探测器以及示波器；

步骤 202：对光源进行参数调节和设置，生成连续激光；保证光源输出的激光功率满足后续荧光的激发的功率要求，并低于红宝石的损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定检偏器的角度以及信号源的输出电压和频率，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：对分束与信号延迟系统参数设置，生成荧光信号和参考光；调制信号通过分束器分为能量比为1：99的参考光和信号光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

步骤 205：探测与分析系统的数据获取与分析；调整荧光信号光电探测器和参考光光探测器的位置以及增益参数，参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间；

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，由光源生成连续激光，电光调制系统将连续激光正弦调制成调制信号，分束与信号延迟系统将调制信号分为信号光和参考光，信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；探测与分析系统探测荧光信号和参考光，并计算荧光信号相对参考光的时间延迟。本发明解决了传统光学延迟系统存在的不足，不需要复杂的设备以及控制方法。本发明的设备简单、操作方便，并且可以在空间任意方向实现延迟信号的接收和利用。

Claims (4)

1.一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置，其特征在于：其包括依次连接的光源、电光调制系统、分束与信号延迟系统以及探测与分析系统；

所述光源产生连续激光；

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；起偏器将来自于光源的连续激光变为线偏振光；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；

所述的分束与信号延迟系统由分束器与红宝石晶体组成；分束器将调制信号分为参考光和信号光，信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

所述的探测与分析系统由参考光光电探测器、荧光信号光电探测器、三维导轨以及示波器组成；参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间。

2.根据权利要求1所述一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置，其特征在于：所述光源为激光器，所述连续激光的波长为532nm。

3.根据权利要求1所述一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置，其特征在于：所述参考光和信号光的能量比为1:99。

4.一种基于权利要求1所述一种利用荧光效应实现光信号延迟的装置的方法，其特征在于：其包括以下步骤：

步骤 201：设备初始化：开启光源、信号源、参考光光电探测器、荧光信号光电探测器以及示波器；

步骤 202：对光源进行参数调节和设置，生成连续激光；保证光源输出的激光功率满足后续荧光的激发的功率要求，并低于红宝石的损伤阈值；

步骤 203：对电光调制系统的参数进行设置，将连续激光变为调制信号；选择信号源的调制信号为正弦波，确定检偏器的角度以及信号源的输出电压和频率，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：对分束与信号延迟系统参数设置，生成荧光信号和参考光；调制信号通过分束器分为能量比为1：99的参考光和信号光，参考光直接导入参考光光电探测器；信号光进入红宝石晶体激发荧光信号，所述荧光信号具有明显的时间延迟并保留信号光的调制信息；

步骤 205：探测与分析系统的数据获取与分析；调整荧光信号光电探测器和参考光光探测器的位置以及增益参数，参考光光电探测器接收参考光，并将其转化为电信号经由BNC线送入示波器；荧光信号光电探测器置于三维导轨上接收来自红宝石晶体不同方向的荧光信号，并将其转化为电信号经由BNC线并将其送入示波器；示波器比较参考光和荧光信号的相位差并计算荧光信号相对于参考信号获得的延迟时间；

步骤 206：对获得数据进行存储，关闭设备。