Устройство регулирования режима электрооптического модулятора

СОЮЗ СОВЕТСКИХ.СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 8015098 14,С 02 Р 1/03 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пто зобретение отн ится быть электронике и мо пользоналого 21 коря смеена . ерияОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Институт электроники АН БССР(54) УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМАЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО МОДУЛЯТОРА(57) Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в оптических системах передачиобработки и отображения инФормации.Целью изобретения является повьппениеточности и надежности регулирования вано в оптических системах передачи,обработки и отображения инФормации.Целью изобретения является повышение точности и надежности регули.рования режима электрооптическогомодулятора за счет сравнения электрических сигналов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей.На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - времные диаграммы,Устройство регулирования режимэлектрооптического модул соджит источник 1 оптическо учережима электрооптического модулятор за счет сравнения электрических си налов в каналах обработки для обыкновенного и необыкновенного лучей. Формрование корректирующего напряжения производится путем сравнения электрических сигналов в каналах, имеющих одинаковые частотные характеристики, но принимающих и обрабатывающих обыкновенньп и необыкновен ный лучи после их прохождения через электрооптический модулятор и разде ления двулучепреломляющей призмой. В устройство введены двулучепреломляющая призма, инвертирующий усилитель, два компаратора, два элемента И, тактовьп генератор, реверсивньп счетчик, циФроаналоговьп преобразователь. 2 ил. ния, электрооптическии модулятор 2,усилитель 3 модулирующего сигнала,светоделитель 4, двулучепреломляющупризму 5, первый Фотоприемник 6, втрой фотоприемник 7, первый усилител8, второй усилитель 9, первый интегратор 10, второй интегратор 11;диФФеренциальный усилитель 12, инвертирующий усилитель 13, первый копаратор 14, второй компаратор 15,тактовый генератор 16, первый элемент И 17, второй элемент И 18, реверсивный счетчик 19, цифроавый преобразователь 20, блокрекции, источник 22 напряжениз 150980На фиг.2 приведены: а - характеристика модулятора по отношению ксигналу, поляризация которого совпадает с поляризацией на входе (обыкновенному лучу), который выводитсяна первом выходе двулучепреломпяющейпризмы, б - характеристика модулятора по отношению к сигналу с поляризацией, ортогональной поляризации вход Оного сигнала (необыкновенному лучу),который выводится на втором выходедвулучепреломляющей призмы, в - модулирующий сигнал, г - сигнал на первомвыходе двулучепреломляющей призмы, 15д - сигнал на втором выходе двулучепреломляюцей призмы.Устройство работает следующимобразом.В исходном состоянии модулирующий 20сигнал, усиленный усилителем 3, поступает на первый вход электрооптического модулятора 2. Рабочая точка модулятора находится на середине линейного участка характеристики, что 25соответствует равенству средних значений сигналов на обоих выходах двулучепреломляющей призмы 5. Двулучепреломляющая призма 5 осуществляетодновременно преобразование поляризационной модуляции в амплитудную иразделение сигнала (фиг.2).Термически наведенное двулучепреломление кристалла электрооптическогомодулятораприводит к дополнительному фазовому сдвигу между ортогонально поляризованными составляющимилуча на выходе модулятора. Это вызывает уменьшение (либо увеличение)сигнала на одном из выкодов двулучепреломляюцей призмы 5 и увеличение(либо уменьшение) оптического сигнала на другом. Оптические сигналы навыходе двулучепреломляющей призмы5 описываются формулами К 1 з 1 п 45для одного выхода и К 1, сов длядругого выхода (1 - исходная интенсивность оптического сигнала, (разность фаз между взаимно-ортогонально поляризованными составляюцими оптического луча, К - коэффициент, учитывающий ослабление интенсивности исходного оптического сигнала),55Оптические 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 2находится в середине линейного участка характеристики модулятора, чтосоответствует сдвигу ее на характеристике на 45 О, то входные сигналыдля дифференциального усилителя 12равны и сигнал на выходе его равен О,Выходные сигналы компараторов 14и 15 поэтому соответствуют уровнюлогического "0", Вследствие этогоэлементы И 17 и 18 не пропускают импульсы тактового генератора 16 навходы 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 воздействиядестабилизирующих Факторов рабочаяточка изменяет свое положение, средние значения сигналов на выходахдвулучепреломляющей призмы 5 не будут равны.Дифференциальный усилитель 12 выдает на своем выходе электрическийсигнал, пропорциональныйсмещениюрабочей точки (Фиг.2). При отрицательном выходном сигнале дифференциального усилителя 12, превышаюющемпо модулю напряжение смещения Окомпаратор 14 переключится и на еговыходе появится уровень логической"1", который разрешит прохождениеимпульсов с тактового генератора 16через элемент И 17 на вход прямогосчета реверсивного счетчика 19. Цифровой код реверсивного счетчика 19преобразуется в аналоговый сигнал припомощи цифроаналогового преобразователя 20. Блок 21 коррекции, являю"цийся по сути масштабирующим усилителем приводит выходной сигнал цифроаналогового преобразователя 20 всоответствие с требованием полногоуправления электрооптическим модулятором 2. Это означает, что максимальному вьходному напряжению цифроаналогового преобразователя 20 будетсоответствовать напряжение на выходеблока 21 коррекции, превышающее илиравное 2 Б-, где 0; - полуволновое напряжение кристалла электрооптическогомодулятора, Появившееся на выходеблока 21 коррекции корректирующеенапряжение возвратит рабочую точку30 модулятора на середину линейного участка. Средние уровни оптических сигналов на входах фотоприемников 6 и 7 станут равны. Выходной сигнал дифференциального усилителя 12 станет рав 5 ным О, компаратор 14 переключится, и . его выходной сигнал будет соответствовать уровню логического "О". Поступление импульсов через элемент И 10 17 на вход реверсивного счетчика 19 прекратится и на его выходах будет присутствовать цифровой код, соответствуюций корректирующему напряжению, необходимому для компенсации 15 термически наведенного двулучепреломления.При положительном выходном сигнале дифференциального усилителя 12, превышающем П 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.В случае монотонного изменения температуры кристалла содержимое ре - версивного счетчика 19 например буУ35 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 2 ПТак 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 О до 2 П-. 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 инвертирующий1усилитель 13,Напряжение П,ц, подаваемое напервый вход первого компаратора 14,и напряжение -Б,щ, подаваемое напервый вход второго компаратора 15после инвертируюцего усилителя 13,формируют интервал напряжений, приусловии входимости в который выходного напряжения дифференциальногоусилителя 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 входефотоприемника, оптически связанногос выходным лучом модулятора, изменится на величину й 1,. Данное изменениеинтенсивности вызывает дифференциальный сигнал на выходе дифференциального усилителя К Е 1. Такой жеуход рабочей точки в предлагаемомустройстве вызывает уменьшение интенсивности на одном из входов дгулучепреломляюцей призмы на величину51 и увеличение интенсивности навеличину 61 0 на другом выходе призмы.На выходе дифференциального усилителя появится сигнал 2 Ъ т.е.при одинаковом уходе рабочей точкивыходной сигнал дифференциальногоусилителя в предлагаемом устройствебудет в два раза больше сигнала диф -ференциального усилителя в известномустройстве.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 электрооп 7 1 5 О 9808тического модулятора, что позволяет учесть в обоих каналах наличие постоянной составляющей модулирующего сигнала, Повышение надежности регулирования достигается тем, что для компенсации воздействия дестабилизирующих факторов, имеющих широкий диапазон измЕнений, достаточно корректирующего напряжения порядка двух полу О волновых напряжений, так как устройство регулирования использует периодичность характеристики пропускания электрооптического модулятора.В устройстве диапазон изменения 1температуры кристалла модулятора ограничен температурой фазовых переходов и лежит в пределах от комнатной температуры до сотен и тысяч градусов Цельсия. 20 формула изобретенияУстройство регулирования режима электрооптического модулятора, состоящее из расположенных последова тельно и оптически связанных источника оптического излучения, электро- оптического 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, вто 35 рым фотоприемником, первый электрический вход электрооптического модулятора соединен с усилителем модулирующего сигнала, а второй электрический вход электрооптического моду- . лятора связан с выходом блока коррекции, о т н и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности регулирования режима электрооптического модулятора за счетсравнения электрических сигналов вканалах обработки для обыкновенногои 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 блокакоррекции, а входы подключены к выходам реверсивного счетчика, причемвход прямого счета реверсивного счетчика соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого подключен к выходу первого компаратора,входобратпого счета реверсивного счетчикасоединен с выходом второго элемента И,первый вход которого подключен к выходу второго компаратора, который.соединен по первому входу с выходом инвертирующего усилителя, вход которогосвязан 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 подключены к выходу тактового генератора,при-.чем вход двулучепреломляющей призмыоптически связан с выходом светоделителя, первый выход оптически связанс первым фотоприемником, второй вы-ход оптически связан с вторым фотоприемником, 1509808