CN107664720B - M-z型电场传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种M‑Z型电场传感器，包括基底、M‑Z型波导和偶极子天线；偶极子天线包括相互连接的感应部和调制部；M‑Z型波导和调制部均设置在基底的波导面上；其创新在于：M‑Z型电场传感器上设置有偏置波导、光电探测器和偏置电极；偏置波导和偏置电极均设置在波导面上；光电探测器设置在输出面上与偏置波导相对的位置处，偏置波导的输出端与光电探测器光路连接，光电探测器的输出端与偏置电极电气连接；本发明的有益技术效果是：提出了一种M‑Z型电场传感器，该M‑Z型电场传感器可以在不干扰空间电场的条件下，实现对M‑Z型电光强度调制器的工作点偏置控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种电场传感器，尤其涉及一种M-Z型电场传感器。
背景技术
M-Z型电光强度调制器目前广泛应用于光学通信、光学传感、光学测量、量子保密通信等领域，其典型结构如图1所示，从图中可见，器件中含有偏置电极，在将M-Z型电光强度调制器作普通应用时，一般通过偏置电极将外部输入的偏置控制信号加载到M-Z型波导上，从而实现对器件的工作点控制。
将M-Z型电光强度调制器作电场传感器应用时，其典型结构如图2所示，图2与图1的明显差别是：将射频电极替换为了偶极子天线，同时，器件中未设置偏置电极；取消偏置电极的原因是：现有技术中，向偏置电极输入偏置控制信号时，通常采用导线传输偏置控制信号，而电场传感器的检测对象是空间电场，用导线将偏置控制信号从后方传输至传感器，不仅会引入附加电场，而且会对空间电场造成干扰，影响检测结果的准确性，于是，现有技术在将M-Z型电光强度调制器作电场传感器应用时，将M-Z型电光强度调制器中的偏置电极取消了；由于未设置偏置电极，电场传感器中的M-Z型电光强度调制器不能实现工作点控制，当发生工作点漂移时，器件就会出现信号失真情况，工作稳定性得不到保障。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种M-Z型电场传感器，所述M-Z型电场传感器包括基底、M-Z型波导和偶极子天线；所述偶极子天线包括相互连接的感应部和调制部；所述M-Z型波导和调制部均设置在基底的波导面上；波导面上与所述调制部对应的区域记为调制区，M-Z型波导的干涉臂从所述调制区中穿过；其创新在于：所述M-Z型电场传感器上设置有偏置波导、光电探测器和偏置电极；所述偏置波导和偏置电极均设置在所述波导面上；所述偏置波导为条型波导，偏置波导的轴向与M-Z型波导的轴向平行，偏置波导与所述调制区之间留有间隔；所述波导面上与偏置电极对应的区域记为偏置电极区，M-Z型波导的干涉臂从所述偏置电极区中穿过；所述调制区和偏置电极区沿M-Z型波导轴向排列，调制区靠近M-Z型波导的输入端，偏置电极区靠近M-Z型波导的输出端；所述基底上与M-Z型波导的输出端对应的端面记为输出面，所述光电探测器设置在输出面上，光电探测器的位置与偏置波导相对，偏置波导的输出端与光电探测器光路连接(偏置波导的输入端与偏置光纤连接，偏置光纤用于传输光波形式的偏置控制信号)，光电探测器的输出端与偏置电极电气连接。
本发明的原理是：偶极子天线的感应部用于感应外部电场，偶极子天线的调制部用于将感应到的电场加载到M-Z型波导上，利用M-Z干涉原理，实现电场检测；外部偏置控制信号以光波形式通过偏置波导传输至光电探测器，光电探测器对收到的光信号进行光电转换，从而将光波形式的偏置控制信号还原为电信号并传输至偏置电极，偏置电极将光电探测器输出的电信号加载到M-Z型波导上，从而实现工作点偏置控制；采用本发明方案后，后方输出的偏置控制信号在达到光电探测器之前，都以光信号的形式进行传导，不会对空间电场造成干扰，这就使得我们可以在不干扰空间电场的条件下，实现工作点偏置控制，最终可以大大提高M-Z型电场传感器的性能。
本发明的有益技术效果是：提出了一种M-Z型电场传感器，该M-Z型电场传感器可以在不干扰空间电场的条件下，实现对M-Z型电光强度调制器的工作点偏置控制。
附图说明
图1、现有的M-Z型电光强度调制器原理示意图；
图2、用作电场传感器的M-Z型电光强度调制器原理示意图；
图3、本发明的原理示意图；
图中各个标记所对应的名称分别为：基底1、M-Z型波导2、偶极子天线3、偏置波导4、光电探测器5、偏置电极6、输入光纤7、与偏置波导匹配的偏置光纤8、输出光纤9。
具体实施方式
一种M-Z型电场传感器，所述M-Z型电场传感器包括基底1、M-Z型波导2和偶极子天线3；所述偶极子天线3包括相互连接的感应部和调制部；所述M-Z型波导2和调制部均设置在基底1的波导面上；波导面上与所述调制部对应的区域记为调制区，M-Z型波导2的干涉臂从所述调制区中穿过；其创新在于：所述M-Z型电场传感器上设置有偏置波导4、光电探测器5和偏置电极6；所述偏置波导4和偏置电极6均设置在所述波导面上；所述偏置波导4为条型波导，偏置波导4的轴向与M-Z型波导2的轴向平行，偏置波导4与所述调制区之间留有间隔；所述波导面上与偏置电极6对应的区域记为偏置电极区，M-Z型波导2的干涉臂从所述偏置电极区中穿过；所述调制区和偏置电极区沿M-Z型波导2轴向排列，调制区靠近M-Z型波导2的输入端，偏置电极区靠近M-Z型波导2的输出端；所述基底1上与M-Z型波导2的输出端对应的端面记为输出面，所述光电探测器5设置在输出面上，光电探测器5的位置与偏置波导4相对，偏置波导4的输出端与光电探测器5光路连接，光电探测器5的输出端与偏置电极6电气连接。
Claims (1)
1.一种M-Z型电场传感器，所述M-Z型电场传感器包括基底（1）、M-Z型波导（2）和偶极子天线（3）；所述偶极子天线（3）包括相互连接的感应部和调制部；所述M-Z型波导（2）和调制部均设置在基底（1）的波导面上；波导面上与所述调制部对应的区域记为调制区，M-Z型波导（2）的干涉臂从所述调制区中穿过；其特征在于：所述M-Z型电场传感器上设置有偏置波导（4）、光电探测器（5）和偏置电极（6）；所述偏置波导（4）和偏置电极（6）均设置在所述波导面上；所述偏置波导（4）为条型波导，偏置波导（4）的轴向与M-Z型波导（2）的轴向平行，偏置波导（4）与所述调制区之间留有间隔；所述波导面上与偏置电极（6）对应的区域记为偏置电极区，M-Z型波导（2）的干涉臂从所述偏置电极区中穿过；所述调制区和偏置电极区沿M-Z型波导（2）轴向排列，调制区靠近M-Z型波导（2）的输入端，偏置电极区靠近M-Z型波导（2）的输出端；所述基底（1）上与M-Z型波导（2）的输出端对应的端面记为输出面，所述光电探测器（5）设置在输出面上，光电探测器（5）的位置与偏置波导（4）相对，偏置波导（4）的输出端与光电探测器（5）光路连接，光电探测器（5）的输出端与偏置电极（6）电气连接；偏置波导（4）的输入端与一偏置光纤连接，外部偏置控制信号以光波形式通过偏置光纤和偏置波导传输至光电探测器（5）中。
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