[發(fā)明專利]基于LiNbO3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111490222.2
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114362822B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉子蔚;任嘉偉;王超;穆昱;韓勝濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)
• 主分類號: H04B10/114
• 分類號: H04B10/114;H04B10/2537;H04B10/548
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 石丹丹

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于LiNbOsubgt;3/subgt;體調(diào)制器的自然光通信方法，包括設(shè)計基于LiNbOsubgt;3/subgt;體調(diào)制器的自然光調(diào)制裝置結(jié)構(gòu)；當(dāng)一束偏振光延LiNbOsubgt;3/subgt;晶體的x軸或者y軸方向通過，在電場驅(qū)動下，產(chǎn)生y或者x偏振方向的o光和z偏振方向的e光，o光和e光在出射時將產(chǎn)生相應(yīng)的相位差，出射光的總偏振態(tài)為這兩個正交偏振方向出射時狀態(tài)的矢量和；當(dāng)向LiNbOsubgt;3/subgt;體調(diào)制器施加不同的調(diào)制電壓時，若相位差為π的奇數(shù)倍，出射光偏振態(tài)與入射光正交；若相位差為π的偶數(shù)倍，出射光偏振態(tài)與入射光平行。本發(fā)明利用LiNbOsubgt;3/subgt;材料的特殊電光性質(zhì)，通過施加電信號，改變光在傳播過程中的偏振態(tài)，從而實現(xiàn)對透射光波的快速調(diào)制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于LiNbO₃體調(diào)制器的自然光通信方法。

背景技術(shù)

人類社會發(fā)展至今，節(jié)能環(huán)保已成為當(dāng)今科技發(fā)展的大主題和大方向，光通信領(lǐng)域發(fā)展的幾十年間，節(jié)能環(huán)保的通信方式也在逐漸被提出。借助現(xiàn)有的自然光源(如太陽光等)，在傳播路徑上對光波進(jìn)行調(diào)制的自然光通信，打破了人們對光通信的傳統(tǒng)認(rèn)知，掙脫了通信離不開照明的枷鎖，使原本被看作干擾源的自然光變成可利用的信號傳輸工具，擴(kuò)展了光通信的應(yīng)用范圍。無需提供額外的照明光源，節(jié)約了本身通信不需要的能耗，自然光通信具有低功耗低成本、設(shè)備便攜可移植性強(qiáng)、使用范圍廣等優(yōu)勢。作為一項最新提出的光通信技術(shù)，自然光通信的研究才剛剛起步，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的學(xué)者Changshuo?Hu等在目前的相關(guān)研究當(dāng)中是較為完善的，他們提出并設(shè)計了一種以高分子分散液晶(PDLC)面板作為調(diào)光板，通過控制液晶面板的充放電實現(xiàn)透射光的強(qiáng)度調(diào)制，并通過實驗對系統(tǒng)在OOK調(diào)制下10kbit數(shù)據(jù)的誤碼率進(jìn)行了測試，但數(shù)據(jù)傳輸速率極低，缺乏實質(zhì)性應(yīng)用價值。

受限于液晶分子本身的特性，PDLC面板調(diào)制的最大問題在于其調(diào)制速率。作為一種極性有機(jī)高分子，液晶分子的響應(yīng)速率受限于極性大小、有效質(zhì)量、液晶粘度和稠度、施加電場強(qiáng)度等諸多因素，無法做到像電偶極子那樣在電場中自由翻轉(zhuǎn)。一般，在幾十伏特的作用下，一塊液晶面板的響應(yīng)速率在ms量級。Changshuo?Hu所做的研究就是利用液晶分子的極性，使其在電場的作用下做到無序和有序的排布，從而對透射光進(jìn)行調(diào)制，如圖1所示。在實驗中，他使用面積8×13cm大小的液晶板，達(dá)到最大透過率所需電壓57.7V，最終在誤碼率小于1％的條件下獲得33bit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。這個性能遠(yuǎn)達(dá)不到一個合格通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出一種基于LiNbO₃體調(diào)制器的自然光通信方法，利用LiNbO₃材料的特殊電光性質(zhì)，通過施加電信號，改變光在傳播過程中的偏振態(tài)，從而實現(xiàn)對透射光波的快速調(diào)制。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種基于LiNbO₃體調(diào)制器的自然光通信方法，包括以下步驟：

設(shè)計基于LiNbO₃體調(diào)制器的自然光調(diào)制裝置結(jié)構(gòu)；

當(dāng)一束偏振光延LiNbO₃晶體的x軸或者y軸方向通過，在電場驅(qū)動下，產(chǎn)生y或者x偏振方向的o光和z偏振方向的e光，o光和e光在出射時將產(chǎn)生相應(yīng)的相位差，出射光的總偏振態(tài)為這兩個正交偏振方向出射時狀態(tài)的矢量和；

當(dāng)向LiNbO₃體調(diào)制器施加不同的調(diào)制電壓時，若相位差為π的奇數(shù)倍，出射光偏振態(tài)與入射光正交；若相位差為π的偶數(shù)倍，出射光偏振態(tài)與入射光平行。