光纤声光移频方法及光纤声光移频器

摘要

本发明的光纤声光移频方法是在光纤声光移频器中安装两个靠近设置的声光晶体，且两个声光晶体成一夹角

说明书

技术领域

本发明涉及声光移频技术，尤其是一种可直接应用在光纤传感系统中光纤声光移频方法及光纤声光移频器。

背景技术

光纤声光移频方法利用声光布拉格衍射的基本原理，当入射光以布拉格角度经过声光晶体后发生衍射，衍射光与入射光以及声矢量三者之间存在一个矢量匹配关系，衍射光的频率为入射光频率和声矢量频率的叠加。由于衍射光存在+1级衍射和-1级衍射两种情况，因此光纤声光移频方法的移频功能分为正移频（也称上移频）和负移频（也称下移频）两种情况。

现有的声光器件消光比数值小，不能完全满足信号严格分离条件，信号的信噪比小。而且现有的声光器件的移频频率都在30MHz以上，存在不能覆盖低频段的情况。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种频移小，能够严格满足信号分离且能够覆盖低频段移频频率的光纤声光移频方法及移频器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

光纤声光移频方法，其特征在于， 

（1）光纤声光移频器中设置第一声光晶体和第二声光晶体两个声光晶体，该第一声光晶体和第二声光晶体位于同一平面内且靠近设置，该两个声光晶体的输入端方向相反；

（2）第一声光晶体和第二声光晶体间成一夹角                                                ，满足， 和分别为第一声光晶体和第二声光晶体的载波频率，λ是激光波长，V是声音在晶体中的传播速度；

（3）通过第一声光晶体和第二声光晶体的输入端输入对应频率的射频信号，入射光以布拉格角首先经过第一声光晶体后发生第一次衍射，第一次衍射后的衍射光移频为；

（4）经过第一声光晶体衍射后的衍射光经过第二声光晶体后再次发生衍射，再次衍射后，发生的移频为，与入射光相比最后输出的衍射光频移为；

（5）将输入光和输出光通过光纤耦合输出。

一种光纤声光移频器，包本体，其特征在于，在所述本体上设置有第一射频接头和第二射频接头，所述第一射频接头与安装在本体内的第一匹配网络的输入端连接，该第一匹配网络的输出端连接有第一声光晶体，所述第二射频接头与安装在本体内的第二匹配网络的输入端连接，该第二匹配网络的输出端连接有第二声光晶体，该两个声光晶体紧挨设置构成移频器的声光晶体部件，声光晶体部件的两侧分别设置有一根光纤，该两根光纤的前端都安装有光纤准直器，光纤的后端都穿出所述本体；

所述第一声光晶体和第二声光晶体位于同一平面内，该声光晶体输入端方向相反，且该两个声光晶体成一夹角，其中， 和分别为第一声光晶体和第二声光晶体的载波频率，λ是激光波长，V是声音在晶体中的传播速度。

本发明的积极效果：

光纤声光移频器中的安装的声光晶体，其是采用两个靠近设置的声光晶体，且两块声光晶体以一定角度放置，分别利用声光晶体的正移频和负移频相互抵消作用，使衍射光频移很小或者不产生任何频移，出射光与入射光之间分离角很大，消光比能够达到50dB以上，完全能够满足信号严格分离条件。

通过控制两块声光晶体的载波频率，可以使移频频率在0到几十兆赫兹之间，使声光器件移频功能能够覆盖低频率段，扩大了使用范围。

附图说明

图1为光纤声光移频器的结构示意图。

图2为本发明的两个声光晶体的位置关系示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

光纤声光移频方法，按照如下步骤进行，

（1）如图1和图2所示，光纤声光移频器中设置第一声光晶体6和第二声光晶体7两个声光晶体，该第一声光晶体6和第二声光晶体7位于同一平面内且靠近设置，该两个声光晶体的输入端方向相反；

（2）第一声光晶体6和第二声光晶体7间成一夹角，满足， 和分别为第一声光晶体6和第二声光晶体7的载波频率，λ是激光波长，V是声音在晶体中的传播速度；

（3）通过第一声光晶体6和第二声光晶体7的输入端输入对应频率的射频信号，入射光以布拉格角首先经过第一声光晶体6后发生第一次衍射，第一次衍射后的衍射光移频为；

（4）经过第一声光晶体6衍射后的衍射光经过第二声光晶体7后再次发生衍射，再次衍射后，发生的移频为，与入射光相比最后输出的衍射光频移为；

（5）将输入光和输出光通过光纤耦合输出。

一种光纤声光移频器，包本体1，在该本体1上设置有第一射频接头2和第二射频接头3，所述第一射频接头2与安装在本体1内的第一匹配网络4的输入端连接，该第一匹配网络4的输出端连接有第一声光晶体6，所述第二射频接头3与安装在本体1内的第二匹配网络5的输入端连接，该第二匹配网络5的输出端连接有第二声光晶体7，该两个声光晶体紧挨设置构成移频器的声光晶体部件，声光晶体部件的两侧分别设置有一根光纤，该两根光纤的前端都安装有光纤准直器，光纤的后端都穿出所述本体1；

第一声光晶体6和第二声光晶体7位于同一平面内，该声光晶体输入端方向相反，且该两个声光晶体成一夹角，其中， 和分别为第一声光晶体6和第二声光晶体7的载波频率，λ是激光波长，V是声音在声光晶体中的传播速度。

调整第一光纤准直器8和第二光纤准直器9角度，使用时激光通过输入光纤10以布拉格角进入第一声光晶体6，激光在第一声光晶体6内发生衍射，衍射光通过第二声光晶体7再次发生衍射，最后二次衍射光通过第二光纤准直器9和输出光纤11输出。

使用时控制第一声光晶体6和第二声光晶体7的载波频率相同。分别利用两个声光晶体的正移频和负移频，抵消衍射光产生的频移，使衍射光不产生任何频移。该方法可直接应用在光纤传感系统中，如激光测风雷达、光纤水听器等，在不改变光频的情况下使消光比提高数个量级以上，大幅度提高信号的信噪比。

传统的声光移频器的移频频率都在30MHz以上，利用本发明的方法，可从根本上改变声光器件的移频功能不能覆盖低端的情况。例如一种特殊情况，选择第一声光晶体6和第二声光晶体7的载波频率相同，此时，衍射光移频为0 。因此通过控制两块晶体的载波频率，可以使移频频率从0到几十MHz之间变化，扩大了应用范围。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。