iXblue | 低頻下鈮酸鋰調(diào)制器的應(yīng)用

LiNb03調(diào)制器因其高達(dá)70GHz的寬帶性能而得到廣泛應(yīng)用，使其成為高數(shù)據(jù)速率光通信和高頻模擬通信的器件。

然而，它們也經(jīng)常被用在1GHz以下的低頻率下使用。LiNb03相調(diào)制器在低頻與其他技術(shù)的器件相比也有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槠渚o湊、易用、低驅(qū)動(dòng)電壓。因此，它們是即使在頻率范圍為數(shù)Hz至MHz的應(yīng)用中也應(yīng)考慮：

-用Pound Drever Hall (PDH)技術(shù)鎖定一個(gè)激光器的頻率

-合成多個(gè)相干光束

-為了產(chǎn)生更多的邊帶和光譜展寬

-為了穩(wěn)定大型光纖干涉儀的頻率

-等等...

用戶嘗試使用含有高和低頻率的信號(hào)調(diào)制LiNb03相位調(diào)制器時(shí)，典型情況是：低重頻和短脈寬的脈沖信號(hào)，或者長(zhǎng)脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖信號(hào)，必須非常謹(jǐn)慎。“高帶寬"相位調(diào)制器，這里“高帶寬"通常意味著>1GHz，在這種調(diào)制信號(hào)下表現(xiàn)得不是非常好。

其原因是為了獲得良好的高帶寬性能，調(diào)制器的微波阻抗匹配接近50歐姆，在波導(dǎo)射頻線的末端連接終端負(fù)載電阻，以減少或避免射頻電反射。因此，一個(gè)較高的電流通過射頻電極，由于焦耳效果導(dǎo)致局部溫度升高。當(dāng)重復(fù)周期或脈沖持續(xù)時(shí)間變得比熱效應(yīng)的時(shí)間常數(shù)還要長(zhǎng)的時(shí)候（通常在1kHz或以下），然后，電極和波導(dǎo)的物理性質(zhì)會(huì)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生變化，溫度升高和降低過程會(huì)導(dǎo)致不必要的相位漂移。因此標(biāo)準(zhǔn)的5GHz，10GHz或20 GHz相位調(diào)制器，并不適合于這種涉及非常低重頻的應(yīng)用。

為了抑制這種現(xiàn)象，一種解決方法是使用一個(gè)具有高輸入阻抗負(fù)載的調(diào)制器（典型值10k歐姆)或直接開路（兆歐姆)。這樣的話，調(diào)制器可使用的電光帶寬也隨之減少到幾百兆Hz，這對(duì)于常規(guī)的應(yīng)用是足夠了，例如傳感應(yīng)用。但熱效應(yīng)則顯著的降低了，因?yàn)榻苟?yīng)變得微不足道。為此，iXblue已經(jīng)開發(fā)出一系列性能優(yōu)異的相位調(diào)制器，針對(duì)低重復(fù)率調(diào)制信號(hào)進(jìn)行了優(yōu)化（在800 nm，1000nm，1300nm，1550nm的MPX-LN-0.1系列）。我們對(duì)MPX-LN-0.1系列調(diào)制器進(jìn)行了溫度循環(huán)測(cè)試，結(jié)果表明，MPX-LN-0.1調(diào)制器性能優(yōu)良，在大溫度范圍（-40℃到+85℃）的工作條件下仍能保持其性能。

例如：雙折射相位調(diào)制器

鈦擴(kuò)散(Ti diffusion)相位調(diào)制器可以同時(shí)支持TE和TM兩種偏振態(tài)傳輸。通過將輸入的線偏振態(tài)相對(duì)鈮酸鋰波導(dǎo)光軸45°入射，該偏振在兩個(gè)波導(dǎo)主軸的投影可以同時(shí)被調(diào)制，但是效果不同。在波導(dǎo)輸出端，檢偏器垂直或者平行于入射偏振態(tài)，檢偏器將TE和TM模的相對(duì)相位變化轉(zhuǎn)換為強(qiáng)度變化，用光電探測(cè)器檢測(cè)出來。

下面的圖1和圖2示出了當(dāng)使用50Hz和50KHz方波調(diào)制信號(hào)時(shí)，使用高帶寬相位調(diào)制器（MPZ-LN-20型，>20GHz電光帶寬）。熱效應(yīng)的影響在圖1中非常低頻時(shí)清晰可見，在50kHz時(shí)熱效應(yīng)幾乎消失

對(duì)于用于低頻運(yùn)行，且電信號(hào)含有非常低頻率成分，電光調(diào)制器（NIR-MPX-LN-0.1型）是可以有效使用的。在這種調(diào)制器中，無終端負(fù)載。下圖3和下圖4看出應(yīng)用于NIR-MX-LN-0.1相位調(diào)制器，和上圖相同調(diào)制信號(hào)時(shí)，不含熱效應(yīng)，波形無畸變。

結(jié)論：對(duì)于電光調(diào)制器應(yīng)用在低頻調(diào)制信號(hào)的操作，它必須使用特定的調(diào)制器。iXblue的MPX-LN-0.1系列設(shè)計(jì)用于在這樣的工作環(huán)境，并保持其大范圍溫度條件下的運(yùn)行性能。

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