電光調(diào)制器偏壓控制器介紹

此應(yīng)用指南主要面向iXblue強(qiáng)度調(diào)制器的用戶，介紹如何為調(diào)制器選擇合適的RF和偏置電壓。

簡(jiǎn)介 ** :**

基于鈮酸鋰(LiNbO 3 ) Mach-Zehnder波導(dǎo)的光學(xué)調(diào)制器提供多種特性 :

· 高調(diào)制速度(幾十個(gè)GHz)

· 緊湊型

· 長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性

· 苛刻的使用環(huán)境

近20年來(lái)鈮酸鋰調(diào)制器被廣泛的使用在通訊行業(yè)（幾十萬(wàn)鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器已經(jīng)被安裝到全世界的光通訊網(wǎng)絡(luò)中）。他們也常被使用在其他光子學(xué)應(yīng)用中，例如：

· 光纖傳感

· 光纖激光器

· 測(cè)量系統(tǒng)

· RoF….

原理 ** – 傳輸函數(shù) :**

鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器是基于Mach-Zehnder干涉儀，輸入光被分成兩路，然后重新匯合到輸出端。由于兩個(gè)光路經(jīng)過(guò)的光程不同，產(chǎn)生相位差，從而導(dǎo)致輸出端的光強(qiáng)變化。

LiNb03鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器芯片

鈮酸鋰的晶體光學(xué)折射率被外部電場(chǎng)調(diào)制，外部電場(chǎng)通過(guò)電壓施加在晶體的電極上，他們通常有兩個(gè)電極，調(diào)制電極（也稱(chēng)RF電極）和DC直流電極（也稱(chēng)偏壓電極）。

強(qiáng)度調(diào)制器的傳輸函數(shù)隨施加的電壓變化如下：

注：

· I out : 輸出強(qiáng)度

· I in :輸入強(qiáng)度

· Tmod : 器件的光學(xué)透過(guò)率

· Vp : 調(diào)制器的半波電壓

· Φ: 相位

鈮酸鋰強(qiáng)度調(diào)制器的傳輸函數(shù)

理論和實(shí)際：

當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)強(qiáng)度調(diào)制器的時(shí)候，盡量需要兩條相等的光路，這樣他們的相位差近乎零。然而，由于材料的均勻性，制造工藝等原因，兩條光路總會(huì)略有不同，所以相位Φ用來(lái)標(biāo)注這個(gè)不同。

為了使調(diào)制器正常工作并得到想要的光調(diào)制信號(hào)，我們必須在調(diào)制器上施加正確的電壓：一個(gè)調(diào)制電壓（也稱(chēng)為RF射頻電壓），一個(gè)直流DC電壓（也稱(chēng)為偏置電壓）。

工作點(diǎn)：

調(diào)制器的工作點(diǎn)是指應(yīng)該在傳輸曲線上哪個(gè)位置施加調(diào)制信號(hào)，它要根據(jù)應(yīng)用來(lái)選擇，請(qǐng)參考如下：

數(shù)字通訊 ,NRZ **調(diào)制模式QUAD	數(shù)字通訊 ,DPSK **調(diào)制模式MIN
模擬調(diào)制 * QUAD *	脈沖產(chǎn)生 * MIN *

為什么需要偏置電壓 ?

如上所述，Mach-Zehder干涉儀的兩條光路不是完全一樣。另外，它的漂移還被溫度和熱量變化、使用時(shí)間、光強(qiáng)效果、靜電等影響，這將導(dǎo)致傳輸曲線在水平方向移動(dòng)。當(dāng)電調(diào)制信號(hào)施加在移動(dòng)的工作點(diǎn)上，輸出的光調(diào)制信號(hào)將完全被改變。

偏置電壓施加在DC直流電極上是為了：

· 選擇想要的工作點(diǎn)

· 補(bǔ)償可能的調(diào)制器漂移并鎖定工作點(diǎn)以得到穩(wěn)定的輸出光信號(hào)

偏置電壓能夠手動(dòng)調(diào)節(jié)到希望的工作點(diǎn)上，當(dāng)調(diào)制器由于其他原因而發(fā)生傳輸函數(shù)漂移時(shí)，偏置電壓將必須再次被調(diào)節(jié)到新的工作點(diǎn)，所以手動(dòng)調(diào)節(jié)也許可以在實(shí)驗(yàn)室這種穩(wěn)定的環(huán)境條件下工作。

然而對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間的工作要求，特別是環(huán)境或系統(tǒng)溫度會(huì)發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)偏置電壓控制就變得特別重要，以保證施加正確的直流電壓，鎖定工作點(diǎn)使系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定工作。

調(diào)制器傳輸曲線的漂移以致工作點(diǎn)發(fā)生變化，如果偏置電壓不被重新調(diào)節(jié)， 輸出光調(diào)制函數(shù)發(fā)生劇烈變化，不僅僅是振幅，頻率也發(fā)生變化。

iXblue 提供調(diào)制器偏置電壓控制MBC解決方案(Modulator Bias controller) : 臺(tái)式機(jī)和工業(yè)用電路板，他們能隨內(nèi)在和外在條件發(fā)生變化情況下及時(shí)鎖定工作點(diǎn)。

調(diào)制信號(hào) :

一旦工作點(diǎn)選擇后，并且施加合適的偏置電壓，我們就能夠施加調(diào)制RF信號(hào)到調(diào)制器的電極上。

這里再一次，調(diào)制信號(hào)的峰間振幅必須根據(jù)應(yīng)用而選擇。例如：

對(duì)于強(qiáng)度調(diào)制器，Vπ通常是5V，高于商用RF信號(hào)發(fā)生器的峰間電壓。所以輸入RF信號(hào)通常需要放大已達(dá)到應(yīng)用所需要的驅(qū)動(dòng)電壓，這樣的設(shè)備我們稱(chēng)之為調(diào)制器驅(qū)動(dòng)器或放大器。