Для удовлетворения растущего спроса на информацию скорость передачи данных в оптоволоконных системах связи увеличивается с каждым днем. Будущая оптическая сеть связи будет развиваться в направлении сверхвысокой скорости, сверхбольшой пропускной способности, сверхбольшой дальности и сверхвысокой спектральной эффективности. Передатчик играет решающую роль. Высокоскоростной оптический передатчик сигнала в основном состоит из лазера, генерирующего оптическую несущую, устройства генерации модулирующего электрического сигнала и высокоскоростного электрооптического модулятора, модулирующего оптическую несущую. По сравнению с другими типами внешних модуляторов, электрооптические модуляторы на основе ниобата лития обладают преимуществами широкого диапазона рабочих частот, хорошей стабильности, высокого коэффициента подавления, стабильной работы, высокой скорости модуляции, малого частотного сдвига, простоты сопряжения, отработанной технологии производства и т. д. Они широко используются в высокоскоростных, высокопроизводительных и дальних оптических системах передачи.
Напряжение полуволны является критически важным физическим параметром электрооптического модулятора. Оно представляет собой изменение напряжения смещения, соответствующее интенсивности выходного света электрооптического модулятора от минимума до максимума. Оно в значительной степени определяет работу электрооптического модулятора. Точное и быстрое измерение напряжения полуволны электрооптического модулятора имеет большое значение для оптимизации характеристик устройства и повышения его эффективности. Напряжение полуволны электрооптического модулятора включает в себя постоянный ток (полуволновое напряжение).
напряжение и радиочастота) полуволновое напряжение. Передаточная функция электрооптического модулятора выглядит следующим образом:
Среди них – выходная оптическая мощность электрооптического модулятора;
Это входная оптическая мощность модулятора;
Это вносимые потери электрооптического модулятора;
Существующие методы измерения полуволнового напряжения включают методы генерации экстремальных значений и удвоения частоты, которые позволяют измерять, соответственно, полуволновое напряжение постоянного тока (DC) и полуволновое напряжение радиочастоты (RF) модулятора.
Таблица 1. Сравнение двух методов измерения полуволнового напряжения.
| Метод экстремальных значений | метод удвоения частоты | |
| Лабораторное оборудование | Источник питания лазера Тестируемый модулятор интенсивности Регулируемый источник постоянного тока ±15 В Оптический измеритель мощности | Лазерный источник света Тестируемый модулятор интенсивности Регулируемый источник питания постоянного тока Осциллограф источник сигнала (Смещение постоянного тока) |
| время тестирования | 20 мин() | 5 мин |
| Экспериментальные преимущества | легко выполнить | Относительно точный тест Позволяет одновременно получать полуволновое напряжение постоянного тока и полуволновое напряжение радиочастотного диапазона. |
| Экспериментальные недостатки | Длительное время и другие факторы делают тест неточным. Прямое испытание пассажиром напряжения постоянного тока в полуволновом режиме | Относительно долгое время Такие факторы, как значительные искажения формы сигнала, ошибки в оценке и т.д., делают тест неточным. |
Это работает следующим образом:
(1) Метод экстремальных значений
Метод экстремальных значений используется для измерения напряжения полуволны постоянного тока электрооптического модулятора. Сначала, без модуляционного сигнала, получают кривую передаточной функции электрооптического модулятора путем измерения напряжения смещения постоянного тока и изменения интенсивности выходного света, а затем из кривой передаточной функции определяют точки максимального и минимального значений и получают соответствующие значения напряжения постоянного тока Vmax и Vmin соответственно. Наконец, разница между этими двумя значениями напряжения представляет собой напряжение полуволны Vπ = Vmax - Vmin электрооптического модулятора.
(2) Метод удвоения частоты
Для измерения ВЧ полуволнового напряжения электрооптического модулятора использовался метод удвоения частоты. Одновременно к электрооптическому модулятору подавались сигнал постоянного смещения от компьютера и сигнал модуляции переменного тока для регулировки постоянного напряжения при изменении интенсивности выходного света до максимального или минимального значения. При этом на двухканальном осциллографе можно наблюдать искажение, вызванное удвоением частоты, в выходном модулированном сигнале. Единственное различие в постоянном напряжении, соответствующем двум соседним искажениям, вызванным удвоением частоты, заключается в ВЧ полуволновом напряжении электрооптического модулятора.
Резюме: Теоретически, как метод экстремальных значений, так и метод удвоения частоты позволяют измерить напряжение полуволны электрооптического модулятора, однако, по сравнению с ним, метод экстремальных значений требует большего времени измерения, что обусловлено колебаниями выходной оптической мощности лазера и приводит к ошибкам измерения. Метод экстремальных значений требует сканирования постоянного напряжения смещения с малым шагом и одновременной регистрации выходной оптической мощности модулятора для получения более точного значения напряжения полуволны постоянного тока.
Метод удвоения частоты — это метод определения полуволнового напряжения путем наблюдения за формой сигнала удвоения частоты. Когда приложенное напряжение смещения достигает определенного значения, возникает искажение, вызванное умножением частоты, и это искажение формы сигнала не слишком заметно. Его трудно заметить невооруженным глазом. Таким образом, это неизбежно приводит к более значительным ошибкам, а измеряется именно ВЧ полуволновое напряжение электрооптического модулятора.