光波信号移相器及光波信号移相方法与流程

1.本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种光波信号移相器及光波信号移相方法。


背景技术：

2.随着光学技术的发展，光波信号在计算机和通信等领域的应用越来越普遍，比如在信号传递或者精密测量的场景中发挥了重要作用，而在光波信号的应用中，需要对光波信号进行相位移动。
3.目前对光波信号进行相位移动的方式，往往是直接在光学机构中加入移相器的方式进行相位移动，然后目前这种对光波信号进行相位移动的方式，对光波信号的干扰较大，使得光波信号丢失重要信息，精准度较差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种光波信号移相器及光波信号移相方法，用以解决现有技术中对光波信号进行相位移动的方式，对光波信号的干扰较大，使得光波信号丢失重要信息，精准度较差的缺陷，实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
5.本发明提供一种光波信号移相器，该光波信号移相器包括：
6.光波生成器，所述光波生成器用于生成原始光波信号；
7.模式解复用器，所述模式解复用器的输入端与所述光波生成器的输出端电连接，所述模式解复用器用于接收并将所述原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号；
8.可调光学相移组件，所述可调光学相移组件的输入端与所述模式解复用器的第一输出端电连接，所述可调光学相移组件用于接收并对所述原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号；
9.模式复用器，所述模式解复用器的第二输出端以及所述可调光学相移组件的输出端均与所述模式复用器的输入端电连接，所述模式复用器用于将所述相移载波信号和所述频带信号进行合成，得到相移光波信号。
10.根据本发明提供的光波信号移相器，所述模式解复用器的带宽以及所述模式复用器的带宽均小于所述原始光波信号的中心频率；
11.或者，所述模式解复用器的中心波长以及所述模式复用器的中心波长均与所述原始载波信号的波长相等。
12.根据本发明提供的光波信号移相器，所述模式解复用器为光子晶体型解复用器、微环解复用器、光学薄膜解复用器或者光纤布拉格光栅解复用器中的任意一种；
13.和/或，
14.所述模式复用器为光子晶体型复用器、微环复用器、光学薄膜复用器或者光纤布拉格光栅复用器中的任意一种。
15.根据本发明提供的光波信号移相器，所述光波生成器为连续波激光器和外部调制
器的组合；
16.或者，所述光波生成器为外部调制器、连续波激光器和光学移相器的组合；
17.或者，所述光波生成器为直接调制激光器。
18.根据本发明提供的光波信号移相器，所述外部调制器为马赫增德尔型调制器、嵌套的马赫增德尔型调制器、耦合器型调制器和微环调制器中的任意一种。
19.根据本发明提供的光波信号移相器，该光波信号移相器还包括：
20.光电探测器，所述光电探测器的输入端与所述模式复用器的输出端电连接，所述光电探测器用于接收所述相移光波信号，并基于所述相移光波信号得到相移电信号。
21.根据本发明提供的光波信号移相器，所述光波生成器、所述模式解复用器、所述可调光学相移组件、所述模式复用器和所述光电探测器中的至少两者集成于同一基材。
22.本发明还提供一种光波信号移相方法，该光波信号移相方法应用于上文所述的光波信号移相器，所述光波信号移相方法包括：
23.控制光波生成器生成原始光波信号；
24.控制模式解复用器接收并将所述原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号；
25.控制可调光学相移组件接收并对所述原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号；
26.控制模式复用器将所述相移载波信号和所述频带信号进行合成，得到相移光波信号。
27.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述光波信号移相方法的步骤。
28.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述光波信号移相方法的步骤。
29.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述光波信号移相方法的步骤。
30.本发明提供的光波信号移相器及光波信号移相方法，通过光波生成器、模式解复用器、可调光学相移组件和模式复用器的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
附图说明
31.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1是本发明提供的光波信号移相器的结构示意图；
33.图2是本发明提供的光波信号移相方法的流程示意图；
34.图3是本发明提供的电子设备的结构示意图。
35.附图标记：
36.10：光波生成器；20：模式解复用器；30：可调光学相移组件；40：模式复用器；50：光
电探测器。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.下面结合图1至图3描述本发明的光波信号移相器及光波信号移相方法。
39.本发明提供一种光波信号移相器，光波信号移相器是一种光学仪器设备，可以用于生成光波信号，并对光波信号进行处理，可以应用在计算机和通信等领域。
40.如图1所示，该光波信号移相器包括：光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30和模式复用器40。
41.光波生成器10用于生成原始光波信号。
42.可以理解的是，原始光波信号为单边带的调幅信号，通常的调幅信号，往往在中心载频的上下两侧各产生一个频带，称作边带。边带的宽带是由所使用的调制信号的带宽和调制方式决定的。
43.一个调幅信号，由载波信号和两个频移后的调制信号构成。两个频移后的调制信号分别在载波信号的两侧，其中频率较低的那个信号是频率反转后的信号，俗称为下边带。
44.光波生成器10可以根据输入的微波信号来生成原始光波信号，微波信号可以为控制器发送出来的电信号。
45.光波生成器10可以将其中一个边带通过滤波去除，只保留上边带或者下边带。而且载波一般也需要经过衰减或者完全滤除。可以被称为抑制单边带载波。如果原调幅信号的两个边带是对称的，那么经过这一变换后，并不会造成任何的信息遗失。
46.因为最终的射频放大器只发射一个边带，这样有效输出功率就会比普通的调幅方式大。单边带调制具有使用带宽小和节省能量的优点。
47.简而言之，此处的原始光波信号包含有一个原始载波信号和一个频带信号，原始载波信号和频带信号以耦合的方式存在于原始光波信号中。
48.模式解复用器20的输入端与光波生成器10的输出端电连接，模式解复用器20用于接收并将原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号。
49.可以理解的是，模式解复用器20能够接收耦合的原始光波信号，并将原始光波信号中的原始载波信号和频带信号进行分束，也就是将原始载波信号和频带信号拆分成两路光信号。
50.可调光学相移组件30的输入端与模式解复用器20的输出端电连接，可调光学相移组件30用于接收并对原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号。
51.可以理解的是，模式解复用器20可以有两个输出端，其中，第一输出端与可调光学相移组件30的输入端电连接，模式解复用器20的第一输出端可以输出原始载波信号。
52.可调光学相移组件30可以接收到原始载波信号，并对原始载波信号进行相位移动，可调光学相移组件30是对光波的相位进行调整的一种装置，可调光学相移组件30在对原始载波信号进行相位调节的过程中，不改变原始载波信号的幅度和强度，得到的相移载
波信号与原始载波信号仅在相位上存在区别，幅度和强度均不发生变化。
53.值得一提的是，可调光学相移组件30的相移调节范围为可调节，并不是固定值，这样可以拓宽光波移相的相移范围。
54.模式解复用器20的第二输出端以及可调光学相移组件30的输出端均与模式复用器40的输入端电连接，模式复用器40用于将相移载波信号和频带信号进行合成，得到相移光波信号。
55.可以理解的是，模式解复用器20的第二输出端可以将从原始光波信号中拆分出来的一路频带信号传输给模式复用器40的输入端，可调光学相移组件30的输出端可以将相移载波信号传输给模式复用器40的输入端，模式复用器40在接收到相移载波信号和频带信号之后，可以将相移载波信号和频带信号进行耦合，得到相移光波信号。
56.频带信号在经过模式解复用器20和模式复用器40时，其相位、幅度和强度均保持恒定，不发生变化，这样得到的相移光波信号相当于原始光波信号而言，仅发生了相位变化，没有改变强度和幅度，还能够实现拓宽光波移相的相移范围。
57.本发明提供的光波信号移相器，通过光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30和模式复用器40的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
58.在一些实施例中，模式解复用器20的带宽以及模式复用器40的带宽均小于原始光波信号的中心频率；或者，模式解复用器20的中心波长以及模式复用器40的中心波长均与原始载波信号的波长相等。
59.在一些实施例中，模式解复用器20为光子晶体型解复用器、微环解复用器、光学薄膜解复用器或者光纤布拉格光栅解复用器中的任意一种；和/或，模式复用器40为光子晶体型复用器、微环复用器、光学薄膜复用器或者光纤布拉格光栅复用器中的任意一种。
60.可以理解的是，模式解复用器20可以为光子晶体型解复用器、微环解复用器、光学薄膜解复用器或者光纤布拉格光栅解复用器中的任意一种，同时模式复用器40可以为光子晶体型复用器、微环复用器、光学薄膜复用器或者光纤布拉格光栅复用器中的任意一种。
61.或者，模式解复用器20可以为光子晶体型解复用器、微环解复用器、光学薄膜解复用器或者光纤布拉格光栅解复用器中的任意一种，对模式复用器40不限定。
62.或者，模式复用器40为光子晶体型复用器、微环复用器、光学薄膜复用器或者光纤布拉格光栅复用器中的任意一种，对模式解复用器20不限定。
63.在一些实施例中，光波生成器10为连续波激光器和外部调制器的组合；或者，光波生成器10为外部调制器、连续波激光器和光学移相器的组合；或者，光波生成器10为直接调制激光器。
64.可以理解的是，连续波激光器有稳定的工作状态。连续波激光器中各能级的粒子数及腔内辐射场均具有稳定分布。其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属于连续波激光器。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。
65.在一些实施例中，外部调制器为马赫增德尔型调制器、嵌套的马赫增德尔型调制器、耦合器型调制器和微环调制器中的任意一种。
66.可以理解的是，马赫增德尔型调制器可以将输入光分成两路相等的信号分别进入调制器的两个光支路。这两个光支路采用的材料是电光性材料，其折射率随外部施加的电信号大小而变化。由于光支路的折射率变化会导致信号相位的变化，当两个支路信号调制器输出端再次结合在一起时，合成的光信号将是一个强度大小变化的干涉信号，相当于把电信号的变化转换成了光信号的变化，实现了光强度的调制。简而言之，该调制器通过控制其偏置电压，可以实现不同边带的调制。
67.如图1所示，在一些实施例中，光波信号移相器，还包括：光电探测器50。
68.光电探测器50的输入端与模式复用器40的输出端电连接，光电探测器50用于接收相移光波信号，并基于相移光波信号得到相移电信号。
69.可以理解的是，光电探测器50的原理是由辐射引起被照射材料电导率发生改变。模式复用器40的输出端输出相移光波信号之后，光电探测器50的输入端可以接收到相移光波信号，并将相移光波信号转换为电信号，
70.在一些实施例中，光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30、模式复用器40和光电探测器50中的至少两者集成于同一基材。
71.也就是说，光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30、模式复用器40和光电探测器50中可以有两者或者两者以上的元件集成在同一个基材上。
72.比如，光波生成器10和模式解复用器20可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；或者，光波生成器10和可调光学相移组件30可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；光波生成器10和模式复用器40可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；光波生成器10和光电探测器50可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；模式解复用器20和可调光学相移组件30可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；模式解复用器20和模式复用器40可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；模式解复用器20和光电探测器50可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；可调光学相移组件30和模式复用器40可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；可调光学相移组件30和光电探测器50可以集成于同一基材，剩余三者单独设置；模式复用器40和光电探测器50可以集成于同一基材，剩余三者单独设置。
73.参照上述实例，可以推导出两者以上的元件集成在同一个基材上的情况，此处不再赘述。
74.如图2所示，本发明还提供一种光波信号移相方法，应用于上述光波信号移相器，光波信号移相方法包括如下步骤210至步骤240。
75.步骤210、控制光波生成器10生成原始光波信号。
76.步骤220、控制模式解复用器20接收并将原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号。
77.步骤230、控制可调光学相移组件30接收并对原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号。
78.步骤240、控制模式复用器40将相移载波信号和频带信号进行合成，得到相移光波信号。
79.可以理解的是，光波信号移相方法可以运行在控制器中，光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30和模式复用器40可以均与控制器电连接，控制器可以控制光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30和模式复用器40进行相应的动作，以对
原始光波信号进行移相，得到相移光波信号。
80.在具体的场景中，控制器可以给光波生成器10发送微波信号，光波生成器10可以根据微波信号，生成原始光波信号，模式解复用器20可以将原始光波信号解耦为一路原始载波信号和一路频带信号，可调光学相移组件30可以将原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号，模式复用器40可以将相移载波信号和频带信号进行耦合，得到相移光波信号。
81.本发明提供的光波信号移相方法，通过光波生成器10、模式解复用器20、可调光学相移组件30和模式复用器40的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
82.图3示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图3所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)310、通信接口(communications interface)320、存储器(memory)330和通信总线340，其中，处理器310，通信接口320，存储器330通过通信总线340完成相互间的通信。处理器310可以调用存储器330中的逻辑指令，以执行光波信号移相方法，该方法包括：控制光波生成器生成原始光波信号；控制模式解复用器接收并将所述原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号；控制可调光学相移组件接收并对所述原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号；控制模式复用器将所述相移载波信号和所述频带信号进行合成，得到相移光波信号。
83.本发明提供的电子设备，通过光波生成器、模式解复用器、可调光学相移组件和模式复用器的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
84.此外，上述的存储器330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
85.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的光波信号移相方法，该方法包括：控制光波生成器生成原始光波信号；控制模式解复用器接收并将所述原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号；控制可调光学相移组件接收并对所述原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号；控制模式复用器将所述相移载波信号和所述频带信号进行合成，得到相移光波信号。
86.本发明提供的计算机程序产品，通过光波生成器、模式解复用器、可调光学相移组件和模式复用器的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
87.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程
序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的光波信号移相方法，该方法包括：控制光波生成器生成原始光波信号；控制模式解复用器接收并将所述原始光波信号拆分为原始载波信号和频带信号；控制可调光学相移组件接收并对所述原始载波信号进行相位移动，得到相移载波信号；控制模式复用器将所述相移载波信号和所述频带信号进行合成，得到相移光波信号。
88.本发明提供的非暂态计算机可读存储介质，通过光波生成器、模式解复用器、可调光学相移组件和模式复用器的组合，能够实现对原始光波信号的相位调节，降低对光波信号的干扰，保留光波信号的强度和幅度，避免移相过程中失真，提高移相精准度。
89.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
90.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
91.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。