Чтобы удовлетворить растущий спрос людей на информацию, скорость передачи данных в системах оптоволоконной связи увеличивается с каждым днем. Будущая оптическая сеть связи будет развиваться в направлении оптоволоконной сети связи со сверхвысокой скоростью, сверхбольшой емкостью, сверхбольшим расстоянием и сверхвысокой эффективностью использования спектра. Передатчик имеет решающее значение. Высокоскоростной передатчик оптического сигнала в основном состоит из лазера, который генерирует оптическую несущую, модулирующего устройства генерации электрического сигнала и высокоскоростного электрооптического модулятора, который модулирует оптическую несущую. По сравнению с другими типами внешних модуляторов, электрооптические модуляторы на основе ниобата лития обладают такими преимуществами, как широкая рабочая частота, хорошая стабильность, высокий коэффициент затухания, стабильные рабочие характеристики, высокая скорость модуляции, малый чирп, простота соединения, отработанная технология производства и т. д. Он широко используется в высокоскоростных, большой емкости и на больших расстояниях оптических системах передачи.
Напряжение полуволны является критически важным физическим параметром электрооптического модулятора. Оно представляет собой изменение напряжения смещения, соответствующего интенсивности выходного света электрооптического модулятора, от минимального до максимального значения. Оно в значительной степени определяет характеристики электрооптического модулятора. Точное и быстрое измерение напряжения полуволны электрооптического модулятора имеет большое значение для оптимизации его характеристик и повышения эффективности. Напряжение полуволны электрооптического модулятора включает в себя постоянное напряжение (полуволну).
(напряжение и радиочастота) полуволнового напряжения. Передаточная функция электрооптического модулятора имеет следующий вид:
Среди них — выходная оптическая мощность электрооптического модулятора;
Входная оптическая мощность модулятора;
Вносимые потери электрооптического модулятора;
Существующие методы измерения полуволнового напряжения включают методы генерации экстремальных значений и удвоения частоты, которые позволяют измерять полуволновое напряжение постоянного тока (DC) и полуволновое напряжение радиочастоты (RF) модулятора соответственно.
Таблица 1 Сравнение двух методов испытания полуволновым напряжением
| Метод экстремальных значений | Метод удвоения частоты | |
| Лабораторное оборудование | Источник питания лазера Испытываемый модулятор интенсивности Регулируемый источник постоянного тока ±15 В Оптический измеритель мощности | Источник лазерного света Испытываемый модулятор интенсивности Регулируемый источник постоянного тока Осциллограф источник сигнала (смещение постоянного тока) |
| время тестирования | 20мин() | 5 мин |
| Экспериментальные преимущества | легко достичь | Относительно точный тест Возможность одновременного получения постоянного полуволнового напряжения и высокочастотного полуволнового напряжения |
| Экспериментальные недостатки | Длительное время и другие факторы делают тест неточным Прямое испытание пассажира постоянным полуволновым напряжением | Относительно долгое время Такие факторы, как большая ошибка оценки искажения формы сигнала и т. д., делают тест неточным. |
Работает это следующим образом:
(1) Метод экстремальных значений
Метод экстремальных значений используется для измерения постоянного полуволнового напряжения электрооптического модулятора. Сначала, без сигнала модуляции, кривая передаточной функции электрооптического модулятора строится путем измерения постоянного напряжения смещения и изменения интенсивности выходного света. По этой кривой определяются точки максимального и минимального значений, и получаются соответствующие значения постоянного напряжения Vmax и Vmin. Разность этих двух значений напряжения и есть полуволновое напряжение электрооптического модулятора Vπ=Vmax-Vmin.
(2) Метод удвоения частоты
Для измерения напряжения полуволны ВЧ электрооптического модулятора использовался метод удвоения частоты. Одновременное подключение постоянного тока смещения и сигнала модуляции переменного тока к электрооптическому модулятору позволяет регулировать постоянное напряжение при изменении интенсивности выходного света до максимального или минимального значения. При этом на двухлучевом осциллографе можно наблюдать искажение выходного модулированного сигнала, вызванное удвоением частоты. Разница между постоянным напряжением, соответствующим двум соседним искажениям удвоения частоты, заключается в напряжении полуволны ВЧ электрооптического модулятора.
Резюме: Как метод экстремальных значений, так и метод удвоения частоты теоретически позволяют измерять полуволновое напряжение электрооптического модулятора. Однако, для сравнения, метод мощного значения требует более длительного времени измерения, которое обусловлено флуктуациями выходной оптической мощности лазера, приводящими к ошибкам измерения. Метод экстремальных значений требует сканирования постоянного смещения с малым шагом и одновременной регистрации выходной оптической мощности модулятора для получения более точного значения полуволнового постоянного напряжения.
Метод удвоения частоты — это метод определения полуволнового напряжения путём наблюдения формы сигнала удвоения частоты. При достижении приложенным напряжением смещения определённого значения возникают искажения, связанные с умножением частоты, причём искажения формы сигнала не слишком заметны. Их сложно наблюдать невооружённым глазом. В этом случае неизбежно возникают более значительные ошибки, и измеряется только полуволновое напряжение электрооптического модулятора.