一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的裝置及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光信號(hào)控制領(lǐng)域，尤其涉及一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的裝置及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，光信號(hào)調(diào)控技術(shù)因其在光通信等領(lǐng)域的極大地應(yīng)用前景，越來(lái)越受到大家的重視。光信號(hào)的調(diào)控是光通信技術(shù)中實(shí)現(xiàn)信號(hào)高效路由的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的光信號(hào)調(diào)控技術(shù)主要分兩種，一種是光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后對(duì)電信號(hào)的調(diào)控，因?yàn)楣怆娹D(zhuǎn)換的速度問(wèn)題，這種路由方式效率較低，另外，因其本質(zhì)是對(duì)電信號(hào)的調(diào)控，因此不能稱作是真正意義的光信號(hào)路由。另外一種真正意義的全光路由，主要是依靠增加光信號(hào)所走的是光程來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中最主要的是利用光纖線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。目前這種全關(guān)的路由技術(shù)也存在不足，比如:一旦光纖長(zhǎng)度確定信號(hào)獲得延遲時(shí)間就確定了，要改變延遲時(shí)間只能更換光纖線圈，無(wú)法靈活調(diào)節(jié)；因光程增加帶來(lái)的信號(hào)衰減嚴(yán)重，不利于信號(hào)的傳輸和利用；所需的材料多，成本高，占用空間大，維護(hù)成本高。為此，論文《全光緩存器研宄的新進(jìn)展》和發(fā)明專利(基于垂直腔面發(fā)射激光器的寬帶信號(hào)慢光可調(diào)延時(shí)器)提出了利用材料的非線性效應(yīng)以及特殊光學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)信號(hào)延遲可調(diào)的光學(xué)路由技術(shù)，克服了傳統(tǒng)光學(xué)路由技術(shù)中存在的問(wèn)題。然而，這些路由技術(shù)的方法復(fù)雜，可控性差，對(duì)環(huán)境的要求相對(duì)高，并且在確定的參數(shù)條件下只能獲得具有特定時(shí)間延遲量的信號(hào)，要改變信號(hào)的延遲時(shí)間，必需調(diào)整參數(shù)，這一方面增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，同時(shí)也大大降低了系統(tǒng)的工作效率。
[0003]因此，如何設(shè)計(jì)出能夠設(shè)計(jì)出一種系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便、信號(hào)的延遲量大，同時(shí)，在確定的參數(shù)條件下，可以同時(shí)獲得具有不同群速度的信號(hào)是光信號(hào)調(diào)控中關(guān)心的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用聚焦的激光光束與C60甲苯溶液相互作用，可同時(shí)產(chǎn)生具有不同群速度的信號(hào)光，而無(wú)需參數(shù)的調(diào)節(jié)的裝置及方法。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的裝置，包括依次連接的激光源、電光調(diào)制系統(tǒng)、信號(hào)群速度控制系統(tǒng)以及信號(hào)的探測(cè)與分析系統(tǒng)；
所述激光源產(chǎn)生連續(xù)激光束；
所述的電光調(diào)制系統(tǒng)由起偏器、電光晶體、檢偏器以及信號(hào)源組成；起偏器將來(lái)自于激光源的連續(xù)激光束變?yōu)榫€偏振光；電光晶體接收來(lái)自起偏器的線偏振光并改變其偏振態(tài)；檢偏器將來(lái)自電光晶體的偏振光變?yōu)槠穹较蚺c起偏器的偏振方向垂直的線偏振光完成調(diào)制過(guò)程生成調(diào)制信號(hào)；電光晶體和信號(hào)源之間通過(guò)導(dǎo)線連接，通過(guò)改變信號(hào)源的頻率相應(yīng)調(diào)整調(diào)制信號(hào)的頻率；
所述的信號(hào)群速度控制系統(tǒng)由分束器、凸透鏡、石英樣品池和C60甲苯溶液組成；分束器將來(lái)自電光調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)分為信號(hào)光和參考光，信號(hào)光經(jīng)凸透鏡聚焦后，經(jīng)裝有C60甲苯溶液的石英樣品池后形成同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光斑，光斑的不同位置的信號(hào)光具有不同的群速度；參考光在空間的傳輸距離與信號(hào)光相同；
所述的信號(hào)的探測(cè)與分析系統(tǒng)由小孔光闌、信號(hào)光光電探測(cè)器、參考光光電探測(cè)器、二維移動(dòng)導(dǎo)軌以及示波器組成；來(lái)自信號(hào)群速度控制系統(tǒng)的信號(hào)光經(jīng)小孔光闌后，由信號(hào)光光電探測(cè)器接收，經(jīng)BNC線送入示波器通道I ;參考光直接進(jìn)入?yún)⒖脊夤怆娞綔y(cè)器經(jīng)BNC線送入示波器的通道2 ;信號(hào)光光電探測(cè)器固定于二維移動(dòng)導(dǎo)軌上，并通過(guò)移動(dòng)小孔光闌以及信號(hào)光探測(cè)器的位置實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)光不同位置的接收，所述示波器計(jì)算信號(hào)光相對(duì)參考光的時(shí)間延遲，并相應(yīng)計(jì)算信號(hào)光的群速度。
[0006]所述激光源為氬離子激光器，所述激光源的激光功率可調(diào)，所述連續(xù)激光束的波長(zhǎng)為 514.5nm。
[0007]所述凸透鏡的焦距為5cm。
[0008]所述C60甲苯溶液的濃度為0.5mg/ml。
[0009]本發(fā)明還提供一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的方法，包括以下步驟:
步驟201:設(shè)備初始化:開(kāi)啟激光源、信號(hào)源、光電探測(cè)器以及示波器，激光源預(yù)熱30分鐘以上，并確保激光源輸出的激光功率穩(wěn)定；
步驟202:對(duì)激光源進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)和設(shè)置，生成連續(xù)激光束；保證激光源輸出的激光功率滿足與C60甲苯溶液作用的功率要求，并低于石英樣品池的光損傷閾值；
步驟203:對(duì)電光調(diào)制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，將連續(xù)激光束變?yōu)檎{(diào)制信號(hào)；選擇信號(hào)源的調(diào)制信號(hào)為正弦波，確定相關(guān)調(diào)制參數(shù)，將連續(xù)激光束激光通過(guò)起偏器、調(diào)制器以及檢偏器后生成調(diào)制信號(hào)；
步驟204:對(duì)信號(hào)群速度控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，產(chǎn)生不同群速度信號(hào)光；調(diào)制信號(hào)通過(guò)分束器分為信號(hào)光和參考光，參考光直接導(dǎo)入?yún)⒖脊夤怆娞綔y(cè)器；信號(hào)光經(jīng)凸透鏡聚焦后，進(jìn)入放置于凸透鏡焦點(diǎn)處的石英樣品池中，并與石英樣品池中裝有的C60甲苯溶液產(chǎn)生光熱效應(yīng)；經(jīng)石英樣品池出射的信號(hào)光受到光熱效應(yīng)的影響出射后形成明暗相間的同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)光斑，光斑的同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)的不同位置對(duì)應(yīng)信號(hào)光的不同的群速度；
步驟205:不同群速度信號(hào)的獲取與分析；借助二維導(dǎo)軌調(diào)節(jié)信號(hào)光的光電探測(cè)器的位置，結(jié)合小孔光闌，對(duì)步驟204中獲得同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)光斑中任意一點(diǎn)的信號(hào)光進(jìn)行提取，并將該信號(hào)光送入示波器通道I ;利用參考光光電探測(cè)器對(duì)參考光進(jìn)行接收并送入示波器通道2 ;通過(guò)示波器計(jì)算信號(hào)光相對(duì)參考光的時(shí)間延遲，結(jié)合C60甲苯溶液的厚度計(jì)算步驟204中獲得的同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)光斑中任意一點(diǎn)的信號(hào)光群速度；調(diào)整信號(hào)光探測(cè)器以及小孔光闌的位置，重復(fù)步驟202-205實(shí)現(xiàn)對(duì)同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)光斑上不同位置的信號(hào)光群速度的測(cè)量;
步驟206:對(duì)獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，關(guān)閉設(shè)備。
[0010]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，由激光源生成連續(xù)激光束，電光調(diào)制系統(tǒng)將連續(xù)激光束正弦調(diào)制成調(diào)制信號(hào)，信號(hào)群速度控制系統(tǒng)將調(diào)制信號(hào)分為信號(hào)光和參考光，其輸出的信號(hào)光形成同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光斑，光斑的不同位置的信號(hào)光具有不同的群速度；參考光在空間的傳輸距離與信號(hào)光相同；信號(hào)的探測(cè)與分析系統(tǒng)探測(cè)信號(hào)光和參考光，并計(jì)算信號(hào)光相對(duì)參考光的時(shí)間延遲。本發(fā)明解決了目前群速度控制方法存在的不足，無(wú)需進(jìn)行參數(shù)的調(diào)節(jié)，即可在單光束中同時(shí)獲得具有不同群速度的信號(hào)。本發(fā)明裝置簡(jiǎn)單、信號(hào)延遲量大，確定參數(shù)下，可同時(shí)獲得不同群速度的信號(hào)光。
【附圖說(shuō)明】
[0011]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；
圖1本發(fā)明一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2本發(fā)明一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]如圖1所示，本發(fā)明一種不同群速度信號(hào)同時(shí)獲取的裝置包括依次連接的激光源、電光調(diào)制系統(tǒng)、信號(hào)群速度控制系統(tǒng)以及信號(hào)的探測(cè)與分析系統(tǒng)。
[0013]所述激光源產(chǎn)生連續(xù)激光束。所述激光源為氬離子激光器，所述激光源的激光功率可調(diào)，所述連續(xù)激光束的波長(zhǎng)為514.5nm。
[0014]所述的電光調(diào)制系統(tǒng)由起偏器、電光晶體、檢偏器以及信號(hào)源組成；起偏器將來(lái)自于激光源的連續(xù)激光束變?yōu)榫€偏振光；電光晶體接收來(lái)自起偏器的線偏振光并改變其偏振態(tài)；檢偏器將來(lái)自電光晶體的偏振光變?yōu)槠穹较蚺c起偏器的偏振方向垂直的線偏振光完成調(diào)制過(guò)程生成調(diào)制信號(hào)；電光晶體和信號(hào)源之間通過(guò)導(dǎo)線連接，通過(guò)改變信號(hào)源的頻率相應(yīng)調(diào)整調(diào)制信號(hào)的頻率。
[0015]所述的信號(hào)群速度控制系統(tǒng)由分束器、凸透鏡、石英樣品池和C60甲苯溶液組成；分束器將來(lái)自電光調(diào)制系統(tǒng)的調(diào)制信號(hào)分為信號(hào)光和參考光，信號(hào)光經(jīng)焦距為5cm的凸透鏡聚焦后，經(jīng)裝有濃度為0.5mg/ml的C60甲苯溶液的石英樣品池后形成同心環(huán)狀結(jié)構(gòu)的光斑，光斑的不同位置的信號(hào)光具有不同的群速度；參考光在空間的傳輸距離與信號(hào)光相同。