[發明專利]直波導相位調制器

有效

• 申請號: 201310144687.1
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103197443A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 華勇;舒平;田自君;張鴻舉;黃健;王超
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十四研究所
• 主分類號: G02F1/035
• 分類號: G02F1/035
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 侯懋琪;侯春樂

技術領域

????本發明涉及一種相位調制器，尤其涉及一種直波導相位調制器。

背景技術

借鑒了光纖陀螺光電信號處理技術的光纖電流互感器（FOCT），通過高速信號處理單元及電光相位調制器構建出的數字閉環反饋系統，可實時測量光波環路中由磁場法拉第效應導致的非互易性相移信息，進而獲取外部電流信息，這使得FOCT具有測量范圍寬、動態特性好的優點，解決了傳統電磁式電流互感器存在的磁滯飽和、波形畸變等問題，適應了現代電力系統對電流測量值可靠性的需求。

圖2為一種典型的光纖電流互感器的組成結構示意圖，該結構的本質是利用2束光干涉的原理測量電流。由原理圖可以看出，光纖電流互感器主要由光源、光電探測器（圖2中PIN）、保偏光纖耦合器、線偏光起偏器、第一保偏光纖、直波導相位調制器（即鈦擴散鈮酸鋰相位調制器）、第二保偏光纖、λ/4波片、傳感光纖環和反光鏡組成；其中，與本發明所解決的問題相關的有：1）線偏光起偏器和直波導相位調制器為分體式結構，裝置總體積較大，2）線偏光起偏器和直波導相位調制器之間通過第一保偏光纖連接，現有技術條件下，2米長的保偏光纖的偏振保持性能僅為35dB，且保偏光纖的偏振保持性能還會隨著長度的增加而繼續下降，這就導致最終進入直波導相位調制器的線偏光的起偏度小于35dB，十分不利于后續的信號處理。

最近的研究表明，采用退火質子交換工藝加工出的鈮酸鋰光波導，其偏振消光比可達80dB以上，將這種鈮酸鋰光波導作為起偏器（即鈮酸鋰起偏器芯片）可以獲得高偏振度的線偏光，將其與鈦擴散鈮酸鋰相位調制器直接端面耦合，可以使高偏振度的線偏光在偏振度無損耗的情況下直接注入鈦擴散鈮酸鋰相位調制器中，從而省去起偏裝置和相位調制裝置之間的保偏光纖；但在實際應用中，由于需要對鈮酸鋰起偏器芯片的起偏角度進行調整，就需要在耦合工藝中對鈦擴散鈮酸鋰相位調制器和鈮酸鋰起偏器芯片的耦合角度進行調節，由于耦合工藝中需要對鈦擴散鈮酸鋰相位調制器和鈮酸鋰起偏器芯片的耦合質量進行實時監測，因此耦合工藝需要人工操作進行，操作人員在操作過程中既要監測耦合的效果又要對耦合角度進行調節，這就導致耦合工藝的復雜度大幅提高，加工效率明顯下降。

發明內容

針對背景技術中的問題，本發明提出了一種直波導相位調制器，包括鈦擴散鈮酸鋰相位調制器，所述鈦擴散鈮酸鋰相位調制器的輸入端端面與一鈮酸鋰起偏器芯片端面耦合粘接；所述鈮酸鋰起偏器芯片由鈮酸鋰晶片及采用質子交換退火工藝在其表面形成的起偏波導組成，所述起偏波導所在的結構體表面形成第一波導面，起偏波導對輸入光的起偏角度與第一波導面呈45°夾角，鈦擴散鈮酸鋰相位調制器上的相位調制波導所在的結構體表面形成第二波導面，第一波導面和第二波導面齊平。

本發明的原理是：在制作鈮酸鋰起偏器芯片時，就使鈮酸鋰起偏器芯片上的起偏波導的起偏角度與第一波導面呈45°夾角，從而省去在耦合工藝中對起偏角度的調節操作，大大簡化耦合工藝的復雜度，提高耦合操作的加工效率；本發明的鈮酸鋰起偏器芯片是這樣獲得的：

常規的加工鈮酸鋰起偏器芯片的工藝為：1）對鈮酸鋰晶體進行垂直于X軸或垂直于Z軸的晶向進行切割，獲得鈮酸鋰晶片，2）對鈮酸鋰晶片表面進行研磨拋光，3）采用質子交換退火工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導，獲得鈮酸鋰起偏器芯片；

由于工業生產中，在切割時通常其切割面一般都垂直于晶體的某一晶向，這樣切割的好處除了可以簡化切割工藝外，還能降低加工消耗，節省用料，這就使本領域技術人員形成了一定的思維定式；但發明人發現，步驟1）中，對鈮酸鋰晶體進行切割時，若進行傾斜切割，即使切割面與鈮酸鋰晶體的Y軸方向平行，同時切割面與鈮酸鋰晶體的Z軸方向成一定夾角????????????????????????????????????????????????，0°＜＜90°（如圖4所示），然后采用步驟2）、3）中的工藝，在鈮酸鋰晶片上加工出波導結構（即起偏波導），最終獲得的鈮酸鋰起偏器芯片對輸入光的起偏角度將與波導面（即第一波導面）存在角度的夾角，后續的耦合工藝中，只需要保證第一波導面與第二波導面齊平即可，無須再對耦合角度進行調節，這就大大的降低了耦合操作的復雜度，同時，由于鈮酸鋰晶體的切割操作由全機械化設備進行，只需調節切刀的角度即可，因此，對切割工藝所造成的影響微乎其微。

本發明的有益技術效果是：使起偏裝置和相位調制裝置集成為一體，大大降低了裝置體積，降低耦合工藝的復雜度，提高生產加工效率。由于省去了起偏裝置與相位調制裝置之間的保偏光纖連接，偏振度大大提高（大于80dB），同時提高了系統可靠性。

附圖說明