一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置製造方法
2023-05-16 06:07:46
一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置製造方法
【專利摘要】本發明提出一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置,當鈮酸鋰晶體兩端加上電場後，折射率的變化正比於電場強度，從而使通過晶體的光通量產生相應的線性變化。由於鈮酸鋰晶體折射率線性變化需要的電壓在100V到600V的範圍，本發明通過在光路部分增加四分一波片，降低鈮酸鋰晶體的直流工作點，對經過編碼的數位訊號採用兩級複合式放大，直接放大到高電平正150V低電平負150V，做到了頻率響應範圍寬，工作穩定可靠，抗幹擾能力強。
【專利說明】一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種通過高壓數位訊號調製酸鋰晶體進行無線光通信的電光調製通信系統，其特徵在於該高壓驅動裝置適用於對鈮酸鋰晶體進行外調製的無線光通信領域。
【背景技術】
[0002]大氣光通信就是以光作為信息的載體的通信，實際上是將有線通信的電信號處理技術、光調製技術和光傳輸技術相結合，可用於空間及地面通信。光通信具有無線電波通信無法比擬的優點:首先是通信容量大，雷射不但頻率很高，而且單色性很好，可以做通信的載頻使用；其次抗幹擾能力強，由於光通信的載體特性，無線電波對他沒有幹擾作用，雷射的方向性也使得光波很難被幹擾；再次是保密性好，由於光在大氣通信中，發散角較小，雷射束，幾乎是一條準直的細線，保持了高度方向性。本文提出一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置，基於鈮酸鋰晶體的線性電光調製特性，將經過調製的數位訊號加在鈮酸鋰晶體兩端，對光信號進行相應的調製。當晶體加上電場以後，折射率會發生變化，當在一定的電壓範圍內，折射率的變化正比於電場強度，成為線性電光效應。因此當鈮酸鋰晶體兩端的電壓發生變化，折射率的改變會導致光通量的改變，從而使大氣光通信成為了可能。
[0003]對光信號的調製方式主要有兩種:直接對光源進行調製的內調製方法和通過對電光物體調製的外調製方法，內調製方法簡單，速率高，但是容易受到外界光線的影響，而且對模擬信號的調製實現起來難度較大；通過對電光晶體的外調製可以將數位訊號和模擬信號放大到300V足以應對外界幹擾，可以在惡劣的天氣環境下可靠的工作。該鈮酸鋰晶體外調製通信系統專用高壓驅動電路，可以將FPGA調製以後就低壓數位訊號，進行50倍的放大，然後加在鈮酸鋰晶體兩端，較高的數位訊號，保證了整個雷射通信系統的穩定工作。
【發明內容】
[0004]該發明的電路部分發射端通過ARM對視頻、音頻信號進行採集、壓縮、轉換處理。然後經過FPGA對數位訊號進行進一步的壓縮編碼、加密，以降低數位訊號誤碼率和傳輸率，增強雷射通信系統的安全性。然後將FPGA調製以後的數位訊號，經過鈮酸鋰晶體外調製通信系統專用高壓驅動電路放大到高電平正150V，低電平負150V。由於加在鈮酸鋰晶體上的數位訊號高達300V，可以極大的提高通信過程中外界自然光的幹擾，即使在天氣環境惡劣的情況下也可以正常通信。
[0005]在鈮酸鋰晶體外調製通信系統專用高壓驅動電路中，為了降低鈮酸鋰晶體的直流工作點，需要在光路部分增加了四分之一波片，因此需要將FPGA調製後的數位訊號進行單極性到雙極性轉化。由於對FPGA編碼後的LVTTL電平，需要放大50倍，過高的增益會影響運放的穩定和頻帶寬度，採用兩級式的複合放大可以有效解決這兩個問題。在室溫及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端需要增加補償電壓，兩級式的複合運放前級放大採用低失調電壓集成晶片LT1227CS8，可以有效的對失調電壓進行補償，提高通信系統可靠性。當集成運放應用電路的開環增益為一定值時，由於相移過大，電路會產生高端提升及振蕩現象。為了克服這些現象，應對集成運放進行相位補償。集成運放的相位補償可通過補償引線端，輸入端和輸出引線端外接RC補償元件，構成相位補償網絡，實現相位補償。相位補償不僅提高放大電路的穩定性，而且還能使帶寬擴展，提高電光調製通信系統的可靠性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1是本發明光路發射和接收部分示意圖。
[0007]圖2是本發明調製解調及信號處理部分電路示意圖。
[0008]圖3是本發明鈮酸鋰晶體外調製專用高壓驅動電路示意圖。
【具體實施方式】
[0009]鈮酸鋰晶體外調製通信系統包括電路調製解調部分和光路發射接收兩部分。
[0010]所述的鈮酸鋰晶體外調製通信系統光路部分如圖1所示，雷射光源選用氦氖雷射，通過縮束鏡組、光闌、圓形階躍式中性濾光片、斬波器、單色濾光片、起偏振片、λ/4波片、檢偏振片等對光源進行準直濾光後加在鈮酸鋰晶體的Z軸方向，縮束鏡組、光闌、圓形階躍式中性濾光片、斬波器、單色濾光片、起偏振片主要是為了對光束進行聚焦和改善光束的質量，選出特定頻譜，特定方向的光源。增加λ/4波片可以改變鈮酸鋰晶體的直流偏置工作點，使其工作在直流電位為零的點。在接收端，光電探測器將通過大氣雷射傳輸的調製光信號，轉化為相應的電信號。
[0011]所述的鈮酸鋰晶體外調製通信系統電路部分如圖2所示，該發明的電路部分發射端通過ARM對視頻、音頻信號進行採集、壓縮、轉換處理成相應的數位訊號。然後經過FPGA對數位訊號進行進一步的壓縮編碼、加密，以降低數位訊號誤碼率和傳輸率，增強雷射通信系統的安全性。然後將FPGA調製以後的數位訊號，經過鈮酸鋰晶體外調製通信系統專用高壓驅動電路放大到高電平正150V，低電平負150V。由於加在鈮酸鋰晶體上的數位訊號高達300V，可以極大的提高通信過程中外界自然光的幹擾，即使在環境惡劣的情況下也可以正常傳送。
[0012]所述的鈮酸鋰晶體外調製通信系統專用高壓驅動電路如圖3所示，由於對FPGA編碼後的LVTTL電平，需要放大50倍，過高的增益會影響運放的穩定和頻帶寬度，採用兩級式的複合放大可以有效解決這兩個問題，前級放大3倍，後級放大16倍。在室溫及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端需要增加補償電壓，兩級式的複合運放前級放大採用低失調電壓集成運放晶片LT1227CS8，可以有效的對失調電壓進行補償，提高通信系統可靠性。當集成運放應用電路的開環增益為一定值時，由於相移過大，電路會產生高端提升及振蕩現象。為了克服這些現象，應對集成運放進行相位補償。集成運放的相位補償可通過補償增加電容Ce，輸入端和輸出引線端外接RF、Cf補償元件，構成相位補償網絡，實現相位補償。相位補償不僅提高放大電路的穩定性，而且還能使帶寬擴展，提高電光調製通信系統的可靠性，輸出端增加電容Ra可以有效的保護隨著信號頻率的升高鈮酸鋰晶體表現出來的容性的特徵帶來電流增大，降低PA85輸出功率。
【權利要求】
1.一種鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置，其特徵在於:基於鈮酸鋰晶體的電光調製特性，將經過編碼的數位訊號，首先進行單極性到雙極性的轉換，然後採用兩級複合式放大電路直接放大到正負150V，該高壓數位訊號直接對鈮酸鋰晶體進行線性調製，通過改變鈮酸鋰晶體的折射率，從而改變鈮酸鋰晶體的光通量以進行無線光通信。
2.根據權利要求1所述的鈮酸鋰晶體外調製通信系統驅動電路，其特徵在於:鈮酸鋰晶體的線性工作範圍在10V到600V，需要增加300V的直流偏置，通過在光路部分增加四分之一波片，使鈮酸鋰晶體的直流工作點在零電位，達到與增加直流偏置同樣的效果。
3.根據權利要求1所述的鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置，其特徵在於:集成運放應用電路的開環增益為一定值時，由於相移過大，電路會產生高端提升及振蕩現象，為了解決這些問題，應對集成運放進行相位補償，通過補償引線端，在輸入端和輸出引線端外接RC補償元件，構成相位補償網絡，實現相位補償，相位補償不僅提高放大電路的穩定性，而且還能使帶寬擴展，提高電光調製通信系統的可靠性和穩定性。
4.根據權利要求1所述的鈮酸鋰晶體外調製驅動裝置，其特徵在於:在室溫及標準電源電壓下，輸入電壓為零時，為使集成運放的輸出電壓為零，在輸入端需要增加補償電壓，兩級式的複合運放前級採用低失調電壓集成晶片LT1227CS8，可以有效的對失調電壓進行補償，有效的克服了失調電壓對鈮酸鋰調製通信系統可靠性的影響。
【文檔編號】G02F1/03GK104038282SQ201410230905
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月29日 優先權日:2014年5月29日
【發明者】李智, 馮國英, 張飛正 申請人:四川大學