Om aan de groeiende vraag naar informatie te voldoen, neemt de transmissiesnelheid van glasvezelcommunicatiesystemen dagelijks toe. Het toekomstige optische communicatienetwerk zal zich ontwikkelen naar een glasvezelnetwerk met ultrahoge snelheden, ultragrote capaciteit, ultralange afstanden en een ultrahoge spectrale efficiëntie. Een zender is hierbij cruciaal. De snelle optische signaalzender bestaat hoofdzakelijk uit een laser die een optische draaggolf genereert, een modulerend elektrisch signaalgenererend apparaat en een snelle elektro-optische modulator die de optische draaggolf moduleert. Vergeleken met andere typen externe modulatoren hebben lithiumniobaat elektro-optische modulatoren de voordelen van een breed werkfrequentiebereik, goede stabiliteit, hoge extinctieverhouding, stabiele werking, hoge modulatiesnelheid, lage chirp, eenvoudige koppeling en een volwassen productietechnologie. Ze worden veelvuldig gebruikt in snelle, grote-capaciteits- en langeafstands-optische transmissiesystemen.
De halfgolfspanning is een zeer kritische fysische parameter van de elektro-optische modulator. Deze vertegenwoordigt de verandering in de bias-spanning die overeenkomt met de uitgangslichtintensiteit van de elektro-optische modulator van het minimum tot het maximum. De halfgolfspanning is in grote mate bepalend voor de werking van de elektro-optische modulator. Het nauwkeurig en snel meten van de halfgolfspanning van de elektro-optische modulator is van groot belang voor het optimaliseren van de prestaties en het verbeteren van de efficiëntie van het apparaat. De halfgolfspanning van de elektro-optische modulator omvat DC (halfgolfspanning).
spanning en radiofrequentie) halfgolfspanning. De overdrachtsfunctie van de elektro-optische modulator is als volgt:
Daaronder valt het optische uitgangsvermogen van de elektro-optische modulator;
Is het optische ingangsvermogen van de modulator;
Is het invoegverlies van de elektro-optische modulator;
Bestaande methoden voor het meten van halfgolfspanning omvatten methoden voor het genereren van extreme waarden en frequentieverdubbeling, waarmee respectievelijk de gelijkstroom (DC) halfgolfspanning en de radiofrequentie (RF) halfgolfspanning van de modulator kunnen worden gemeten.
Tabel 1 Vergelijking van twee halfgolfspanningstestmethoden
| Extreme waardemethode | Frequentieverdubbelingsmethode | |
| Laboratoriumapparatuur | Laservoeding Intensiteitsmodulator wordt getest Instelbare gelijkstroomvoeding ±15V Optische vermogensmeter | Laserlichtbron Intensiteitsmodulator wordt getest Instelbare gelijkstroomvoeding Oscilloscoop signaalbron (DC-bias) |
| testtijd | 20 min() | 5 min |
| Experimentele voordelen | makkelijk te bereiken | Relatief nauwkeurige test Kan tegelijkertijd gelijkspanning (DC) en radiofrequentie (RF) verkrijgen. |
| Nadelen van het experiment | Door de lange duur en andere factoren is de test niet nauwkeurig. Directe passagierstest DC-halvegolfspanning | Relatief lange tijd Factoren zoals grote fouten bij de beoordeling van golfvormvervorming, enz., zorgen ervoor dat de test niet nauwkeurig is. |
Het werkt als volgt:
(1) Extreme waardemethode
De extreme-waardemethode wordt gebruikt om de DC-halfgolfspanning van de elektro-optische modulator te meten. Eerst wordt, zonder modulatiesignaal, de overdrachtsfunctiecurve van de elektro-optische modulator verkregen door de DC-voorspanningsspanning en de verandering in de uitgangslichtintensiteit te meten. Aan de hand van de overdrachtsfunctiecurve worden het maximum- en minimumwaardepunt bepaald, en de corresponderende DC-spanningswaarden Vmax en Vmin verkregen. Ten slotte is het verschil tussen deze twee spanningswaarden de halfgolfspanning Vπ = Vmax - Vmin van de elektro-optische modulator.
(2) Frequentieverdubbelingsmethode
De frequentieverdubbelingsmethode werd gebruikt om de RF-halfgolfspanning van de elektro-optische modulator te meten. Tegelijkertijd werden de DC-bias van de computer en het AC-modulatiesignaal aan de elektro-optische modulator toegevoegd om de DC-spanning aan te passen wanneer de lichtintensiteit van de uitgang naar een maximale of minimale waarde veranderde. Op de tweekanaals oscilloscoop was tegelijkertijd te zien dat het gemoduleerde uitgangssignaal frequentieverdubbelingsvervorming vertoonde. Het enige verschil in de DC-spanning die overeenkomt met twee opeenvolgende frequentieverdubbelingsvervormingen, was de RF-halfgolfspanning van de elektro-optische modulator.
Samenvatting: Zowel de extreme-waardemethode als de frequentieverdubbelingsmethode kunnen theoretisch de halfgolfspanning van de elektro-optische modulator meten. Ter vergelijking: de extreme-waardemethode vereist een langere meettijd, wat te wijten is aan fluctuaties in het optische uitgangsvermogen van de laser, wat meetfouten kan veroorzaken. De extreme-waardemethode vereist het scannen van de DC-bias met kleine stapgroottes en het gelijktijdig registreren van het optische uitgangsvermogen van de modulator om een nauwkeurigere waarde voor de DC-halfgolfspanning te verkrijgen.
De frequentieverdubbelingsmethode is een methode om de halfgolfspanning te bepalen door de frequentieverdubbelingsgolfvorm te observeren. Wanneer de aangelegde bias-spanning een bepaalde waarde bereikt, treedt frequentievermenigvuldigingsvervorming op, en de golfvormvervorming is niet erg opvallend. Deze is niet gemakkelijk met het blote oog waar te nemen. Op deze manier zullen er onvermijdelijk significante fouten optreden, en wat er gemeten wordt, is de RF-halfgolfspanning van de elektro-optische modulator.