Устройство регулирования режима электрооптического модулятора

 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в оптических системах передачи, обработки и отображения информации. Целью изобретения является повышение точности и надежности регулирования режима электрооптического модулятора за счет сравнения электрических сигналов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей. Формирование корректирующего напряжения производится путем сравнения электрических сигналов в каналах, имеющих одинаковые частотные характеристики, но принимающих и обрабатывающих обыкновенный и необыкновенный лучи после их прохождения через электрооптический модулятор и разделения двулучепреломляющей призмой. В устройство введены двулучепреломляющая призма, инвертирующий усилитель, два компаратора, два элемента И, тактовый генератор, реверсивный счетчик, цифроаналоговый преобразователь. 2 ил.

ÄÄSUÄÄ 150980

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (su 4 С 02 Р 1/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4359122/31-25 (22) 08.01.88 (46) 23.09.89. Бюл. 9 35 (71) Институт электроники АН БССР (72) А.Ф.Рубцов, Е.В.Галушко, В.M.Ëóêàøåâ и В.Э.Лабковский (53) 535.8 (088.8) (56) Патент СЫА Р 4253734, кл. G 02 P 1/03, 1981.

Патент CLIA Р 4162398, кл. С 01 J 1/32, 1980. (54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА (57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в оптических системах передачи, обработки и отображения информации.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регулирования

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в оптических системах передачи, обработки и отображения информации.

Целью изобретения является повышение точности и надежности регули.рования режима электрооптического модулятора за счет сравнения электрических сигналов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей.

На фиг ° 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — временные диаграммы.

Устройство регулирования режима . электрооптического модулятора содержит источник 1 оптического излучережима электрооптического модулятора за счет сравнения электрических сигналов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей.

Форм»»рование корректирующего напря— жения производится путем сравнения электрических сигналов в каналах, имеющих одинаковые частотные характеристики, но принимающих и обрабатывающих обыкновенньп» и необыкновенный лучи после их прохождения через электрооптический модулятор и разделения двулучепреломляющей призмой.

В устройство введены двулучепреломляющая призма, инвертирующий усилитель, два компаратора, два элемента

И, тактовьп» генератор, реверсивньп» счетчик, цифроаналоговьп» преобразователь. 2 ил. ния, электрооптический модулятор 2, усилитель 3 модулирующего сигнала, светоделитель 4, двулучепреломляющую призму 5, первый фотоприемник 6, вто- 00 рой фотоприемник 7, первый усилитель ()

8, второй усилитель 9, первый интегратор 10, второй интегратор 11; дифференциальный усилитель 12, инвертирующий усилитель 13, первый компаратор 14, второй компаратор 15, тактовый генератор 16, первый элемент И 17, второй элемент И 18, реверсивный счетчик 19, цифроаналоговый преобразователь 20, блок 21 коррекции, источник 22 напряжения смещения ° з 150980

На фиг.2 приведены: а — характеристика модулятора по отношению к сигналу, поляризация которого совпадает с поляризацией на входе (обык- 5 новенному лучу), который выводится на первом выходе двулучепреломпяющей призмы, б — характеристика модулятора по отношению к сигналу с поляризацией, ортогональной поляризации вход- )0 ного сигнала (необыкновенному лучу), который выводится на втором выходе двулучепреломляющей призмы, в — модулирующий сигнал, г — сигнал на первом выходе двулучепреломляющей призмы, 15 д — сигнал на втором выходе двулучепреломляюцей призмы.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии модулирующий 20 сигнал, усиленный усилителем 3, поступает на первый вход электрооптического модулятора 2. Рабочая точка модулятора находится на середине линейного участка характеристики, что соответствует равенству средних значений сигналов на обоих выходах двулучепреломляющей призмы 5. Двулучепреломляющая призма 5 осуществляет одновременно преобразование поляри- i30 зационной модуляции в амплитудную и разделение сигнала (фиг.2).

Термически наведенное двулучепреломление кристалла электрооптического модулятора приводит к дополнительному фазовому сдвигу между ортогонально поляризованными составляющими луча на выходе модулятора. Это вызывает уменьшение (либо увеличение) сигнала на одном из выкодов двулуче- 40 преломляюцей призмы 5 и увеличение (либо уменьшение) оптического сигнала на другом. Оптические сигналы на выходе двулучепреломляющей призмы

5 описываются формулами К I> sire/ 45 для одного выхода и К I cos2g для другого выхода (I — исходная интенсивность оптического сигнала, Ч разность фаз между взаимно-ортогонально поляризованными составляю-! щими оптического луча, К вЂ” коэффициент, учитывающий ослабление интенсивности исходного оптического сигнала).

Оптические сигналы двулучепреломляющей призмы 5 преобразовываются фотоприемниками б и 7 в электрические сигналы, которые усиливаются усилителями 8 и 9 и интегрируются интеграторами 10 и 11.

Если рабочая точка модулятора 2 находится в середине линейного участка характеристики модулятора, что соответствует сдвигу ее на характеристике на 45О, то входные сигналы для дифференциального усилителя 12 равны и сигнал на выходе его равен О.

Выходные сигналы компараторов 14 и 15 поэтому соответствуют уровню логического "0". Вследствие этого элементы И 17 и 18 не пропускают импульсы тактового генератора 16 на входы реверсивного счетчика 19, счетчик 19 не изменяет своего состояния, остаются неизменными выходные сигналы аналого-цифрового преобразователя 20 и блока 2 1 коррекции.

Если в результате воздействия дестабилизирующих факторов рабочая точка изменяет свое положение, средние значения сигналов на выходах двулучепреломляющей призмы 5 не будут равны.

Дифференциальный усилитель 12 выдает на своем выходе электрический сигнал, пропорциональный смещению рабочей точки (фиг.2). При отрицательном выходном сигнале дифференциального усилителя 12, превышаюющем по модулю напряжение смещения U компаратор 14 переключится и на его выходе появится уровень логической

"1", который разрешит прохождение импульсов с тактового генератора 16 через элемент И 17 на вход прямого счета реверсивного счетчика 19. Цифровой код реверсивного счетчика 19 преобразуется в аналоговый сигнал при помощи цифроаналогового преобразователя 20. Блок 21 коррекции, являюцийся по сути масштабирующим усилителем приводит выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 20 в соответствие с требованием полного управления электрооптическим модулятором 2. Это означает, что максимальному вьходному напряжению цифроаналогового преобразователя 20 будет соответствовать напряжение на выходе блока 21 коррекции, превышающее или равное 20 1-, где U полуволновое напряжение кристалла электрооптического модулятора. Появившееся на выходе блока 21 коррекции корректирующее напряжение возвратит рабочую точку

1509808

30 модулятора на середину линейного участка. Средние уровни оптических сигналов на входах фотоприемников 6 и 7 станут равны. Выходной сигнал дифференциального усилителя 12 станет рав5 ным О, компаратор 14 переключится, и его выходной сигнал будет соответствовать уровню логического "0" . Поступление импульсов через элемент И

17 на вход реверсивного счетчика 19 прекратится и на его выходах будет присутствовать цифровой код, соответствуюций корректирующему напряжению, необходимому для компенсации термически наведенного двулучепреломления.

При положительном выходном сигнале дифференциального усилителя 12, превышающем U,„, компаратор 15 изменит 20 свое состояние и на его выходе появится сигнал, соответствующий уровню логической "1", который разрешит прохождение импульсов тактового генератора 16 через второй элемент И 18 25 на вход обратного счета реверсивного счетчика 19. Уменьшение содержимого реверсивного счетчика 19 будет продолжаться до тех .пор, пока .рабочая точка не возвратится на середину линейного участка характеристики модулятора.

B случае монотонного изменения температуры кристалла содержимое ре— версивного счетчика 19 например буЭ У

35 дет возрастать до наполнения, а с приходом следующего импульса содержимое счетчика обнулится, Это приводит к уменьшению корректирующего напряжения на втором входе электро— оптического модулятора 2 на величину х

Так как характеристика модулятора имеет периодичный характер в зависимости от управляющего напряжения, то такое уменьшение не приводит к изменению положения рабочей точки.

Если изменение температуры носит обратный характер, то содержимое счетчика уменьшается до нуля, а с приходом следующего импульса содержимое счетчика станет максимальным, что соответствует скачкообразному переходу корректирующего напряжения с 0 до 2 +. Такой переход не по(55 влияет на положение рабочей точки.

Для того, чтобы устранить "дребезжание" корректирующего напряжения относительно уровня, необходимого для компенсации воздействия дестабилизирующих факторов, введены два компаратора 14 и 15 и инвертирующий

1 усилитель 13, Напряжение U ö, подаваемое на первый вход первого компаратора 14, и напряжение -U«, подаваемое на первый вход второго компаратора 15 после инвертируюцего усилителя 13, формируют интервал напряжений, при условии входимости в который выходного напряжения дифференциального усилителя 12 счетчик 19 не будет изменять своего состояния и корректируюцее напряжение не буцет меняться. ЧтЬбы введение "зоны йерегулирования" не влияло на точность регулирования режима, необходимо ее величину задавать на уровне шумов, создаваемых оптическими, фотоприемными и электрическими трактами устройства.

При уходе рабочей точки от первоначального положения, соответствующего середине линейного участка характеристики электрооптического модулятора, интенсивность света на входе фотоприемника, оптически связанного с выходным лучом модулятора, изменится на величину йI,. Данное изменение интенсивности вызывает дифференциальный сигнал на выходе дифференциального усилителя К hI . Такой же уход рабочей точки в предлагаемом устройстве вызывает уменьшение интенсивности на одном из входов дгулучепреломляюцей призмы на величину

5I и увеличение интенсивности на величину hI на другом выходе призмы.

На выходе дифференциального усилителя появится сигнал 2 Ъ|,, т.е. при одинаковом уходе рабочей точки выходной сигнал дифференциального усилителя в предлагаемом устройстве будет в два раза больше сигнала диф— ференциального усилителя в известном устройстве.

Повышение точности устройства достигается за счет повышения чувствительности путем уменьшения погрешностей, возникаюцих в устройстве.

Так, формирование корректирующего напряжения производится путем сравнения электрических сигналов в каналах, имеющих одинаковые частотные характеристики. На фотоприемники обоих каналов поступают оптические сигналы, формируемые после выхода электрооп7

1589808 тического модулятора, что позволяет учесть в обоих каналах наличие постоянной составляющей модулирующего сигнала. Повышение надежности регулиро5 вания достигается тем, что для компенсации воздействия дестабилизирующих факторов, имеющих широкий диапазон измЕнений, достаточно корректирующего напряжения порядка двух полу- )() волновых напряжений, так как устройство регулирования использует периодичность характеристики пропускания электрооптическorо модулятора.

В устройстве диапазон изменения

I температуры кристалла модулятора ограничен температурой фазовых переходов и лежит в пределах от комнатной температуры до сотен и тысяч градусов Цельсия. 20

Формула изобретения

Устройство регулирования режима электрооптического модулятора, состоящее из расположенных последовательно и оптически связанных источника оптического излучения, электрооптического модулятора и светоделителя, источника напряжения смещения, дифференциального усилителя, первый вход которого соединен с последовательно связанными первым интегратором, первым усилителем, первым фотоприемником, а второй вход соединен с последовательно связанными вторым интегратором, вторым усилителем, вто35 рым фотоприемником, первый электрический вход электрооптического модулятора соединен с усилителем модулирующего сигнала, а второй электрический вход электрооптического модулятора связан с выходом блока коррекции, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования режима электрооптического модулятора за счет сравнения электрических сигналов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей, введены двулучепреломляющая призма, инвертирующий усилитель, первый и второй компараторы, первый и второй элементы И, тактовый генератор, реверсивный счетчик и цифроаналоговый преобразователь, выход которого связан с входом блока коррекции, а входы подключены к выходам реверсивного счетчика, причем вход прямого счета реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого компаратора,вход обратпого счета реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента И, первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, который.соединен по первому входу с выходом инвертирующего усилителя, вход которого связан с источником напряжения смещения и первым входом первого компаратора, выход дифференциального уси. — .лителя соединен с вторым входом первого компаратора и вторым входом вто- . рого компаратора, а вторые входы пер-. вого и второго элементов И подключе.ны к выходу тактового генератора,причем вход двулучепреломляющей призмы оптически связан с выходом светоделителя, первый выход оптически связан с первым фотоприемником, второй выход оптически связан с вторым фотоприемником.

1509808