CN1297082C - 磁光调制器和使用该磁光调制器的光通信系统 - Google Patents

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Abstract

磁光调制器旋转入射到磁光设备的光的偏振，在下面的磁场配置中，这会产生Faraday效应，所述磁场配置为RF磁场具有一个分量垂直于光传播方向，且RF磁场方向与偏置磁场方向的夹角大于30°。偏置磁场发生器可以是永久磁铁，而RF磁场发生器可以是沿着用于入射光的波导行进的带线。该带线被供给一个RF电流信号。光束被调制在约为10GHz高的频率。通过使用变阻器和磁芯可以进一步改善调制深度。

Description

磁光调制器和使用该磁光调制器的光通信系统
技术领域
本发明涉及一种磁光调制器和使用该磁光调制器的光通信系统。
背景技术
例如Pockels单元的一种电光调制器已被广泛应用于传统光通信系统。具体地说，使用了LiNbO3晶体的电光效应的波导光调制器就是典型的一个(Nishihara等人，Optical Integrated Circuit(光集成电路)，pp298-304，1985，Ohm-sha)。然而，使用电光晶体的光调制器具有一个缺点，即它受DC漂移(J.Appl.Phys.Vol.76 No.3 pp1405-1408(1994))和光学损伤的影响。因此，很难长时间对其进行稳定操作，或者要避免其特性恶化则需增加很大成本。
最近，公开了多种光通信系统，其中来自作为射频信号源的天线的电场被应用于电光调制器(JP4-1722611A，JP10-186189A)。
另一方面，尽管磁光调制器已被研究了很长时间，但没有很大进展，因为它的响应速度慢于电光调制器的响应速度。
因此，由于响应速度慢，磁光调制器仅应用于低响应速度运行的磁场传感器或电流传感器。(J.Appl.Phys.Vol.53 No.11 pp.8263-8265(1982)，National Technical Report Vol.38 No.2，pp.127-133(1992))
在JP7-199137A中公开的应用于光通信系统的传统磁光调制器的响应速度不高于几十kHz。并且，在USP No.6,141,140中将光隔离器应用于磁光调制器。然而，其响应速度仍然很低且其一个缺点是不能作为光隔离器来操作，这是由于光在Faraday(法拉第)效应的影响下不必要地被反射回光源。
另外，最近研究一个其中将DC偏置磁场施加于磁光晶体膜的磁光调制器以便测量在半导体电路基底中的电流(Appl.Phys.Lett.Vol.68，No.25 pp.3546-3548(1996)，61th JJAP Transaction，lectureNo.4p-Q-4(2000))。
如上所述，电光调制器，特别是使用了Pockels效应的波导光调制器具有优点，即它适用于激光或LED光的高速调制且不受波长变化或波长啁啾的影响，这些影响是由于半导体激光的直接调制造成的。然而，电光调制器具有一个缺点，即其具有DC漂移和光学损伤，要弥补这些缺陷则需增加生产成本。进一步，DC漂移和温度特性在光通信系统中十分重要，此系统中的光在置于室外的光调制器中受来自天线的电信号调制。
进一步，有一种磁光调制器用于监测微带线上的电流波形，这是通过将磁光晶体直接放置在半导体基底或微带线上并施加DC偏置磁场到磁光晶体上来实施的(Appl.Phys.Lett.Vol.68 No.25 pp.3546-35481996)。然而，上述的电流监测具有一个缺点，即电流波形被由于线与调制信号发生器之间的阻抗失配引起的鸣振(ringing)造成失真。而且，上述的电流监测设备不包括任何光纤，因此不适用于光通信系统。此外，有另一种磁光调制器用于监测微带线上的电流波形，其中在通过例如短于1m的短光纤之后放置一个检偏器(61 st JJAP Transaction，Lecture No.4p-Q-4(2000))。然而，线性偏振在通过长光纤后通常会变成随机偏振。因此，即使使用检偏器，也不能实现对通过长光纤传播的光的强度调制。而且，在上述的另一种磁光调制器中，DC偏置磁场几乎平行于射频磁场。因此，上述的另一种磁光调制器具有一个缺点，即该磁光调制器在为获得单独磁畴的大偏置磁场之下是磁性饱和的，而这种磁性饱和会大幅降低调制信号或使其完全消失。
的确在几乎所有的传统光通信系统中使用了在半导体激光器中的电流的直接高速调制和利用电光效应(Pockels效应)的波导光调制器。而半导体激光器的直接调制有一个优点，即光通信系统不需要任何调制器，从而使其结构变得简单，调制频率不高于几GHz并且驱动电路很先进，光信号通过光纤的传输距离由波长啁啾所限制，这种波长啁啾是由于高速直接调制造成的，取决于啁啾的波长而引起群速度延迟差，从而使长光纤中传播的信号失真。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种磁光调制器，它在更宽的频率范围内运行并没有电光调制器的缺点，例如DC漂移和光学损伤。
本发明的磁光调制器的特征在于偏置磁场的方向几乎是沿着光传播的方向，而RF磁场方向不同于光传播的方向。本发明的特征还在于RF磁场是由在分布式稳定线—例如带线(包含微带线)、共面线或共轴线—上传输的RF电流信号感应的磁场产生的。
下面，词“带线”始终包含“微带线”。
本发明的磁光调制器包含：一个磁光设备，用于旋转入射光的偏振；一个偏置磁场发生器，用于生成偏置磁场；一个RF磁场发生器，用于生成RF磁场；以及一个阻抗调节器，用于调节RF磁场发生器的阻抗，其中RF磁场具有一个分量垂直于光传播方向；并且RF磁场的方向与偏置磁场方向的夹角大于30°。
这里，偏置磁场方向可能与光传播方向相同，同时RF磁场的方向与光传播方向成90°角。
另外，偏置磁场方向可能与光传播方向成45°角，同时RF磁场的方向与光传播方向成90°角。
另外，偏置磁场方向可能与光传播方向成45°角，同时RF磁场的方向与光传播方向成135°角。
上述磁光调制器被应用于本发明的光通信系统中。这里，来自天线的RF信号将被供给RF磁场发生器，例如带线、共面线或共轴线。
具体地，本发明的光通信系统包括：本发明的磁光调制器；一个RF信号发生器，用于生成输入所述RF磁场发生器的RF信号；一个光源用于输入光到磁光调制器；一个光检测器用于检测由磁光调制器所调制的光；以及从光源到磁光调制器和从磁光调制器到光检测器的光纤。
根据本发明，磁光调制器可以运行于更高的频率，几乎达到铁磁共振的频率，这是因为沿着光传播方向的带线、共面或共轴线被用作RF磁场发生器，连同一个与该RF磁场方向不同的偏置磁场。
并且，根据本发明，调制以关于RF磁场的良好线性度而变得更深。
并且，根据本发明，没有任何DC漂移，而这是电光调制器的一个缺点。
此外，根据本发明，来自天线的RF信号可被供给RF磁场发生器，从而建立一个用于无线RF信号的光通信系统。
附图说明
图1A和1B显示了在本发明的磁光调制器中的磁场方向和光传播方向。
图2A和2B显示了在本发明的另一种磁光调制器中的磁场方向和光传播方向。
图3A和3B显示了在本发明的另一种磁光调制器中的磁场方向和光传播方向。
图4是显示在图1B、2B和3B所示的磁场设置中，计算得到的光和磁场每单位互作用长度的Faraday旋转角θF差值的曲线图。θF差被定义为在非零HRF条件下的θF与零HRF条件下的θF的差的绝对值。
图5是一个本发明第一实施方案的磁光调制器的透视图，它使用了如图1B所示的磁场配置。
图6是第二实施方案的磁光调制器的透视图，它使用了如图2B所示的磁场配置。
图7是第三实施方案的磁光调制器的透视图，它使用了如图3B所示的磁场配置。
图8是第四实施方案的磁光调制器的透视图。
图9是第五实施方案的磁光调制器的透视图。
图10A、10B、10C、10D和10E显示了第六实施方案的磁光调制器。
图11是第七实施方案的磁光调制器的透视图。
图12显示了第八实施方案的磁光设备。
图13是第九实施方案的光通信系统的框图。
图14是第十实施方案的光通信系统的框图。
图15是传统磁光设备的透视图，显示了磁场方向和光传播方向。
具体实施方式
下面参照附图，解释本发明的磁光调制器的磁场配置。
第一，图15显示了在传统磁光调制器中的磁场方向和光传播方向的关系。Faraday效应由平行于光传播方向的铁磁材料(包括例如石榴石的铁磁材料)的磁化分量确定。因此，调制磁场Hm被沿着光传播方向Pout(Z方向)施加以便有效地获得较大的Faraday效应。而且，垂直于Hm的偏置磁场Hbi被沿着X方向施加以便排列多畴结构为单畴，从而消除由于多畴结构引起的缓慢(通常在100MHz到几百MHz之间)共振。在这种磁场配置之下，磁光材料的磁化被引向Hm和Hbi的矢量和的方向，这里忽略了磁各向异性和退磁场。而且，Faraday旋转角由平行于Pout(Z方向)的磁化分量确定。然而，当分布式的稳定电路(例如带线、共面线和共轴线)被使用时，很难有效地沿Z方向施加Hm。因此，很难有效地生成沿着Pout的RF磁场。进一步，当线圈被使用且其圈数被增加时，很难在更宽频率范围内操作磁光调制器。
相反，图1A是一个应用于本发明的一种磁场配置的透视图，显示了(0°，90°)配置，其中偏置磁场Hbi指向光传播方向Pout(与Z方向成0°)，而RF磁场HRF垂直于光传播方向(沿X方向，即与Z方向成90°)。这就可能磁化带线(包括微带线)或共面线的整个长度，因为RF磁场垂直于Pout。
图1B显示了在(0°，90°)配置中的Hbi和HRF的矢量和。尽管在图1A和1B中HRF垂直于Hbi和Pout，但HRF与Hbi可能在实际使用中分别处于±30°范围内。而且，HRF可能指向Y方向。进一步，Hbi不限于DC磁场，也可能是AC磁场，其频率大幅低于RF频率，例如是RF频率的1/10，优选为1/100，或更佳为1/1000。而且，Hbi可包含DC分量上的RF波纹分量(ripple component)。
磁化矢量M指向矢量和(Hbi+HRF)或(Hbi-HRF)，这忽略了磁各向异性和退磁场，M的Z分量与磁光调制器的Faraday旋转成比例。这里，M是饱和的。因此，其范数恒定且指向Hbi和HRF的矢量和。
另外，图2A是一个显示(45°，90°)配置的透视图，其中Hbi与Z方向成45°，而HRF与Z方向成90°。这就可能磁化带线或共面线或共轴线的整个长度，因为RF磁场垂直于光传播方向。
图2B显示了在如图2A的(45°，90°)配置中的Hbi和HRF的矢量和。M的Z分量在HRF大幅变化，其范数与图1B中相同。
此外，图3A是一个显示(45°，135°)配置的透视图，其中Hbi与Z方向成45°，而HRF与Z方向成135°。M的Z分量在HRF大幅变化，其范数与图1B中相同。而且矢量M在矢量Hbi周围对称变化。
图3B显示了在如图3A的(45°，135°)配置中的Hbi和HRF的矢量和。M的Z分量在HRF大幅变化，其范数与图1B中相同。而且矢量M在矢量Hbi周围对称变化。
图4显示的是在图1B、2B和3B所示的磁场设置中，计算得到的光和磁场每单位互作用长度的Faraday旋转角θF差值的曲线图。θF差被定义为在非零HRF条件下的θF与零HRF条件下的θF的差的绝对值。
在如图1B的(0°，90°)配置中，θF差很小。
在如图2B的(45°，90°)配置中，对于比率HRF/Hbi的θF差较大。
在如图3B的(45°，135°)配置中，在比率HRF/Hbi的较大范围内θF差最大且无失真。
尽管Hbi或HRF指向0°，45°，90°或135°，它们也可能受不确定的磁各向异性的影响而在大约30°的范围内偏离指定方向。
具体实施方式1
图5是本发明第1实施方案的磁光调制器的透视图，其中磁场配置是如图1B所示的(0°，90°)。用于产生指向Pout(Z轴)的Hbi的磁场发生器(未显示)可以是电磁铁或永久磁铁，例如SmCo。磁光设备1可以是任何具有Faraday效应的铁磁材料，例如YIG(Y3Fe5O12)或Bi代稀土铁榴石。为了形成波导，例如，一种在Gd3Ga5O12(GGG)或Ca-Mg-Zr代GGG基底上的Bi代稀土铁榴石的晶体膜被蚀刻，从而形成一种台面以及在该台面上沉积一个绝缘层。而且，波导可能由SiO2带直接形成于磁光晶体膜上，而不需要蚀刻。
带线被用于RF磁场发生器6，以产生沿着X轴的HRF。另外，基底接地。RF信号被输入带线，该带线终止于未显示的终端负载，例如终端电阻。
光束Pin被起偏器2线性起偏，且在传播通过其中施加了Hbi和HRF的磁光波导期间其偏振受Faraday效应的作用而旋转。这里，HRF是由输入带线6的RF信号引入的磁场。因此，调制光被通过检偏器4输出。由于RF信号在磁光波导上的绝缘层上的带线中传播，所以波导被RF信号的RF磁场充分磁化。调节一个未示出的终端负载和未示出的RF信号发生器和带线6的阻抗以便在更宽带宽内进行操作。入射光Pin由实施方式中的磁光调制器从DC调制到10GHz。
如果Faraday旋转角度为90°，那么在检偏器轴PA与起偏器轴PP成45°角时，调制深度最深。而且，在Faraday旋转角度通常不是90°时，检偏器轴PA与起偏器轴PP所成角度被调节成：使输出磁光调制器的调制光的一半光强度被传送通过检偏器4以便获得最大的调制深度。
而且，RF磁场发生器6可以是共面线。
而且，如果入射光被线性起偏，则可以省略起偏器2。
具体实施方式2
图6是本发明第2实施方案的磁光调制器的透视图，其中磁场设置为如图2B所示的(45°，90°)。而且，检偏器4被固定在一个方向α，使一半调制光强度穿过检偏器4以便获得最大调制信号。在其他方面，实施方式2与实施方式1相同。而且，终端负载，即用于RF信号的阻抗调节器的那一部分，被省略了。
入射光Pin由实施方式2中的磁光调制器从DC调制到10GHz，且在相同RF信号功率下，调制信号强度是实施方式1中强度的几倍。
具体实施方式3
图7是本发明第3实施方案的磁光调制器的透视图，其中磁场设置为如图3B所示的(45°，135°)。而且，在XZ平面内，带线与Z轴成45°角，从而使HRF与Z轴成135°角。对于包括检偏器角度的其他方面，实施方式3与实施方式2相同。而且，终端负载，即用于RF信号的阻抗调节器的一部分，没有显示。
入射光由实施方式3中的磁光调制器从DC调制到10GHz，且关于HRF的线性程度比实施方式1、2更佳。
具体实施方式4
图8是实施方式4中的包含变阻器的磁光设备1的主要部分的透视图。该磁光设备1被埋入例如氧化铝、树脂(如特氟纶)的绝缘基底11的凹槽中。而且，根据微带线的结构，绝缘基底通过电极111来电气接地。并且，使用了被线性起偏的半导体激光束，因此起偏器被省略。
RF信号线、RF连接器的特征阻抗通常被设计成50或75欧姆，这应与RF信号发生器相匹配。另外，磁光调制器由电流驱动，因此，较为有利的方式是通过将阻抗降低到低于50或75欧姆—例如大于等于5欧姆并小于等于45欧姆—来增加电流。这是因为电流不会通过略低于50欧姆的阻抗而大幅增加，而信号鸣振是由在太低阻抗之下的微小阻抗偏移引起的。
作为变阻器的一部分的λ/4变换器22成为包含在磁光设备1中的带线的一部分，该设备的磁场配置可以为图1B所示的(0°，90°)，或图2B所示的(45°，90°)。这里，例如，线输入阻抗为50欧姆，而线输出阻抗为25欧姆，以此设计λ/4变换器22的阻抗为(50·25)1/2欧姆＝35欧姆。
因此，λ/4变换器22之后的线阻抗与输出阻抗一样都是25欧姆。
根据λ/4变换器22，对于相同的RF信号输入，调制深度—即调制信号强度—变为大约两倍强度。
RF信号的波长λ/4对应于所需的调制频率。当选择对应λ/4的5GHz时，实际调制频率为DC到10GHz，并在此频率范围内有小幅波动。这里，实际调制频率的上限依赖于测量工具。而且，可以通过使用锥匹配变换器(taper matching transformer)来替换λ/4变换器22来减少波动。
具体实施方式5
图9是实施方式5中的包含驱动电路作为变阻器的磁光设备l的主要部分的透视图。磁光设备1被埋入例如氧化铝、树脂(如特氟纶)的绝缘基底11的凹槽中。而且，磁场配置可以为图1B所示的(0°，90°)，或图2B所示的(45°，90°)。并且，根据带线结构，驱动电路26通过电极112接地，而绝缘基底11通过电极111接地。
传统电光调制器由电压—即改变如LiNbO3的电光材料的反射率的电场—来驱动。因此，用于电光调制器的驱动电路是一个电压放大器，其输出阻抗被控制在50或75欧姆。另一方面，磁光调制器由电流驱动，因此，可以有利地将增加的电流施加给磁光调制器来增加调制深度。
尽管传统电功率放大器可以应用于驱动电路，但用于磁光调制器的驱动电路最好为电流放大器，例如射极跟随器，其中负载与晶体管的射极相连接，从而消除了晶体管的镜像效应，并作为结果来驱动磁光调制器到更高的频率。
例如，输出电路主要是射极跟随器的驱动电路26以此方式来进行设计，即电流放大因子为十倍且输出阻抗为5欧姆。进一步，带线(即RF磁场发生器6)和未显示的终端负载的阻抗可被设计成5欧姆。十倍电流可以因此将调制深度提高到十倍。
实验证明，可以在输入50欧姆系统的相同RF信号条件下，通过使用5欧姆驱动电路26、5欧姆HRF发生器6和5欧姆终端负载来获得十倍调制深度。
在实施方案1-5中，在磁光设备1中使用波导。然而，当然也可以使用大量的磁光设备。
而且在实施方案1-5中，在磁光调制器中至少使用了检偏器，如果使用了干涉仪，则不需要起偏器和检偏器。
具体实施方式6
图10A、10B、10C、10D和10E显示了实施方式6中的包含磁芯的磁光设备。
磁芯通常被用于较低的频率范围，因为没有适用于更高频率范围的磁芯，即高于100MHz，或1GHz(J.Smith等人的“Ferrites(铁氧体)”，Cleaver-Hume Press，pp269-300，1959)。
然而，已被证实可以使用铁氧体磁芯来提高调制深度，以便有效地生成RF磁场。
图10A显示了在磁芯缺口中间的磁场方向Hg和产生RF磁场HRF的RF电流IRF方向。在朝向Hbi的方向，磁光材料磁饱和到Ms。
图10B是显示相对磁场的曲线图，相对磁场即磁芯产生的磁场与IRF产生的无芯磁场之比。该比值根据Hg和相关导磁率μr在2倍到20倍之间变化。
图10C、10D和10E显示了包含磁芯54的磁光设备1的运行原理。
如图10C所示，磁光设备被插入磁芯54的缺口中。偏置磁场Hbi在XZ平面内与Z轴成45°角。磁光设备1和磁芯54被沿着Hbi方向磁化到它们的磁饱和状态。
接下来，如图10D所示，一条导线6—即RF磁场发生器6—穿过外圆周电气接地的磁芯54，从而建立一条同轴传输线。因此，当上述同轴传输线的特征阻抗匹配于RF信号发生器56和阻抗调节器306的阻抗时，磁光调制器可在更宽频率范围内运行。RF磁场发生器6产生从RF信号发生器向阻抗调节器306的顺时针磁场。因此，磁光设备1的磁饱和Ms受顺时针磁场作用从Hbi方向旋转，从而使磁芯54的磁导率大于1。因此，抛开由Hbi产生的饱和，磁芯54在缺口Hg中产生了磁场。
图10E显示了包含磁芯54的磁光调制器。可以理解的是磁光设备1不限于波导，它可以由大量材料制成，例如用焊剂法(flux method)生成的(BiGd)3Fe5O12晶体厚膜、或者通常是用液相外延在(111)定向的非磁性石榴石基底(例如Gd3Ga5O12)上生成的Bi代稀土铁榴石(BiR)3(FeGa)5O12(这里的R是稀土元素)。另外，非磁性石榴石基底可以通过例如打磨的方式去除，以避免降低磁性石榴石的有效磁导率。Bi代稀土铁榴石的厚膜的磁化易轴为<111>，它指向X方向，即RF磁场方向，从而增加调制深度。而且，Ni-Zn铁酸盐、烧结的Ni-Zn铁酸盐或石榴红铁氧体可有利地用作磁芯54。
根据包含磁芯54的磁光设备1，调制深度在2倍和5倍之间变化。
具体实施方式7
图11是实施方式7中的包含磁芯54的磁光设备1的主要部分的透视图。偏置磁场发生器未显示。磁光设备1被安装在例如氧化铝、或树脂(如玻璃纤维环氧树脂或特氟纶)的绝缘基底11上。氧化铝基底的RF特性比树脂基底的更好。磁光设备1和磁芯54与具体实施方式6的相同。另外，磁芯54的外圆周被电极覆盖，通过电极112电气接地。另外，根据带线结构或共轴线结构，电极11、112和113电气接地。而且，包含磁光设备1的磁芯54被埋入氧化铝基底11内，在氧化铝基底11内形成了一个洞以便接纳磁芯54和磁光设备1。另外，阻抗调节器306，即终端电阻，被安装在绝缘基底11上。根据上述结构，可以制出紧凑型磁光调制器。
具体实施方式8
图12是实施方式8中的磁光调制器的主要部分的透视图，其中在绝缘基底11上集成了以下部件：磁光设备1、与电极112电气连接的磁芯54、作为变阻器的一部分的驱动电路26、RF磁场发生器6和作为阻抗调节器306的终端负载。此外，根据带线结构，电极114与电极113电气连接，且电极111、112、113电气接地。偏置磁场发生器未显示。磁场设置可能是图1B所示的(0°，90°)，或图2B所示的(45°，90°)。
如图12所示，RF磁场发生器6，即带线23被磁芯54和磁光设备1完全包围。具体地说，在埋入基底11b的下部磁芯54之上安装了包含磁光设备1的上部磁芯54，从而夹住带线23。因此，包含磁芯54和磁光设备1的磁路几乎是闭合的。另外，大量的磁光材料可应用于具体实施方式8。
在一个实验中，RF磁场发生器6(带线23)和阻抗调节器306(终端负载)的特征阻抗为10欧姆，而例如+3或+5V的电压由电压源提供给驱动电路26。与具体实施方式2相比，调制深度或调制信号幅度在20倍和50倍之间变化。
因此，具体实施方式8的紧凑型磁光调制器可以通过在绝缘基底11上集成的主要部分来实现，它可以获得高性能的调制。
具体实施方式9
图13是本发明的光通信系统的框图，其中使用了如图5所示的具体实施方式1的磁光调制器。
通过光纤9，将来自光源302的光引入磁光调制器350，由此通过检偏器4输出调制分量。
这里，如果光源302是半导体激光器且光纤9是偏振保持光纤，就可以省去起偏器2。
来自光源302的光穿过起偏器2，然后在磁光设备1处其偏振根据在作为RF场发生器的带线上传播的RF磁场进行旋转。为了获得更宽的调制频率范围，必须将RF信号发生器的阻抗匹配于带线和导电终端负载306的特征阻抗。
检偏器4只传输对应其传输方向的分量，从而传输对应于Faraday旋转的分量。
通过检偏器4的光通过光纤8传输，并被引入光检测器304，由此将光信号转换为电信号，然后通过未显示的放大器和信号处理器将此电信号解调。
在实施方式9的光通信系统中的调制频率约为10GHz。使用外部调制的实施方式9的传输距离长于使用如半导体激光器的光源302的直接调制的系统的传输距离，其中传输信号受由波长啁啾引起的群速度延迟的影响而恶化。
另外，具体实施方式2到8的磁光调制器可应用于此通信系统。
具体实施方式10
图14是具体实施方式10的光通信系统的框图，其中使用了天线310以便通过放大器312来引入RF信号到磁光调制器352。
RF信号被用于在RF磁场发生器(例如带线)中生成RF磁场，并终止于带线一端。
通常，尽管是高的传输频率，但天线信号的带宽很窄。因此，只有所需的频率能被阻抗调节器307和终端负载308的滤波功能所提取。
在一个实验中，中心频率为2.4GHz且带宽为100MHz的RF信号被通过光纤8传输了5km的距离。
在上述系统中，如果天线输出足够，就可以省略放大器312。
而且，如果需要线性，则可使用具体实施方式3中所示的磁光调制器。
在户外使用的具体实施方式10的光调制器中，没有测量以下缺点，例如电光调制器的DC漂移或由温度变化引起的传输信号的恶化。
并且，具体实施方式2、4-8的磁光调制器可以用于此光通信系统。

Claims (40)

1.一种磁光调制器，包括：
一个磁光设备，用于旋转入射光的偏振；
一个偏置磁场发生器，用于生成偏置磁场；
一个RF磁场发生器，用于生成RF磁场；和
一个阻抗调节器，用于调节所述RF磁场发生器的阻抗，
其中所述RF磁场具有一个分量垂直于光传播方向；以及
所述RF磁场的方向与所述偏置磁场方向的夹角大于30°。
2.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述偏置磁场方向与所述光传播方向相同，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成90°角。
3.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述偏置磁场方向与所述光传播方向成45°角，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成90°角。
4.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述偏置磁场方向与所述光传播方向成45°角，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成135°角。
5.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述偏置磁场是DC磁场。
6.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述偏置磁场大于在零偏场下的多畴结构的所述磁光设备的饱和磁场。
7.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述磁光设备由Bi代石榴石制成。
8.根据权利要求7的磁光调制器，其中所述Bi代石榴石是用液相外延在非磁性石榴石基底上生成的。
9.根据权利要求1的磁光调制器，其中还包含磁芯，用于将所述磁光设备接纳到其缺口内，其中：所述RF磁场发生器穿过所述磁芯；且所述磁芯的指定磁导率大于1。
10.根据权利要求9的磁光调制器，其中包含所述磁芯和所述磁光设备的磁路是闭合的。
11.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述RF磁场发生器是分布式稳定线。
12.根据权利要求11的磁光调制器，其中所述分布式稳定线是带线，共面线或共轴线。
13.根据权利要求11的磁光调制器，其中所述分布式稳定线的特征阻抗为大于等于5欧姆并小于等于45欧姆。
14.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述阻抗调节器包含：
一个传输变换器，用于调节所述RF磁场发生器的阻抗；和
一个终端负载，用于终止一RF信号，该RF信号由一RF信号发生器生成且被输入到所述RF磁场发生器以便通过使用所述RF信号来生成所述RF磁场。
15.根据权利要求1的磁光调制器，其中所述阻抗调节器包含：
一个驱动电路，用于放大一RF信号的电流，该RF信号由一RF信号发生器生成且被输入到所述RF磁场发生器以便通过使用所述RF信号来生成所述RF磁场；和
一个终端负载，用于终止所述RF信号。
16.根据权利要求1的磁光调制器，其中一RF信号的频率小于所述磁光设备的铁磁共振频率，该RF信号由一RF信号发生器生成且被输入到所述RF磁场发生器以便通过使用所述RF信号来生成所述RF磁场。
17.根据权利要求1的磁光调制器，它还包括一个检偏器，置于所述磁光设备的输出侧。
18.根据权利要求17的磁光调制器，其中所述检偏器的偏振轴指向这样一个方向，使得基本上只有一半光强通过，该光的偏振通过所述磁光设备进行旋转并从所述磁光设备输出。
19.根据权利要求1的磁光调制器，其中一个起偏器被置于所述磁光设备的入射侧。
20.一种光通信系统，包括：
一个磁光调制器，它包括：一个磁光设备，用于旋转入射光的偏振；一个偏置磁场发生器，用于生成偏置磁场；一个RF磁场发生器，用于生成RF磁场；和一个阻抗调节器，用于调节所述RF磁场发生器的阻抗，其中所述RF磁场具有一个分量垂直于光传播方向；并且所述RF磁场的方向与所述偏置磁场方向的夹角大于30°；
一个RF信号发生器，用于生成输入所述RF磁场发生器的RF信号；
一个光源，用于输入光到所述磁光调制器；
一个光检测器，用于检测由所述磁光调制器调制的所述光；和
从所述光源到所述磁光调制器和从所述磁光调制器到所述光检测器的光纤。
21.根据权利要求20的光通信系统，其中所述偏置磁场指向所述的光传播方向，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成90°角。
22.根据权利要求20的光通信系统，其中所述偏置磁场方向与所述光传播方向成45°角，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成90°角。
23.根据权利要求20的光通信系统，其中所述偏置磁场方向与所述光传播方向成45°角，同时所述RF磁场的方向与所述光传播方向成135°角。
24.根据权利要求20的光通信系统，其中所述偏置磁场是DC磁场。
25.根据权利要求20的光通信系统，其中所述偏置磁场大于在零偏场下的多畴结构的所述磁光设备的饱和磁场。
26.根据权利要求20的光通信系统，其中所述磁光设备由Bi代石榴石制成。
27.根据权利要求26的光通信系统，其中所述Bi代石榴石是用液相外延在非磁性石榴石基底上生成的。
28.根据权利要求20的光通信系统，它还包含磁芯，用于将所述磁光设备接纳到其缺口内，其中：所述RF磁场发生器穿过所述磁芯；且所述磁芯的指定磁导率大于1。
29.根据权利要求28的光通信系统，其中包含所述磁芯和所述磁光设备的磁路是闭合的。
30.根据权利要求20的光通信系统，其中所述RF磁场发生器是分布式稳定线。
31.根据权利要求30的光通信系统，其中所述分布式稳定线是带线，共面线或共轴线。
32.根据权利要求30的光通信系统，其中所述分布式稳定线的特征阻抗为大于等于5欧姆并小于等于45欧姆。
33.根据权利要求20的光通信系统，其中所述阻抗调节器包含：
一个传输变换器，用于调节所述RF磁场发生器的阻抗；和
一个终端负载，用于终止所述RF信号。
34.根据权利要求20的光通信系统，其中所述阻抗调节器包含：
一个驱动电路，用于放大所述RF信号的电流；和
一个终端负载，用于终止所述RF信号。
35.根据权利要求20的光通信系统，其中所述RF信号的频率小于所述磁光设备的铁磁共振频率。
36.根据权利要求20的光通信系统，它还包括一个天线，用于输出被供给所述RF磁场发生器的所述RF信号。
37.根据权利要求20的光通信系统，其中至少一条光纤是偏振保持光纤。
38.根据权利要求20的光通信系统，它还包括一个检偏器，置于所述磁光设备的输出侧。
39.根据权利要求38的光通信系统，其中所述检偏器传输基本上一半的光强，该光的偏振通过所述磁光设备进行旋转并从所述磁光调制器输出。
40.根据权利要求20的光通信系统，其中一个起偏器被置于所述磁光设备的入射侧。
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