鈮酸鋰（LiNbO3）M-Z強(qiáng)度調(diào)制器是自誕生以來得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用于光網(wǎng)絡(luò)1310nm和1550nm波段，1064nm近紅外激光器波段，以及800nm-900nm原子物理波段。M-Z電光強(qiáng)度調(diào)制器是干涉型器件，具有正弦傳輸特性函數(shù)（下圖黑色曲線），在強(qiáng)度調(diào)制器上施加適當(dāng)?shù)钠珘褐担拐{(diào)制器工作在合適的工作點(diǎn)（下圖QUAD+），可以實(shí)現(xiàn)高速的電信號(hào)-光信號(hào)轉(zhuǎn)換（下圖紅色曲線）。雖然鈮酸鋰器件已經(jīng)相對(duì)成熟，非常穩(wěn)定，但它們的工作點(diǎn)任然會(huì)受到外部條件的變化而產(chǎn)生的緩慢的漂移（請(qǐng)參考iXblue偏壓控制器產(chǎn)品介紹）。為了獨(dú)立調(diào)整M-Z電光調(diào)制器的工作點(diǎn)并應(yīng)用高頻調(diào)制信號(hào)，人們?cè)O(shè)計(jì)了兩組電極：一組電極即射頻電極，用于施加射頻信號(hào)（NRZ, PRBS等數(shù)字信號(hào)，模擬信號(hào)，脈沖信號(hào)等）。第二組電極，直流偏壓電極，用來調(diào)節(jié)調(diào)制器的工作點(diǎn)。
下圖顯示了M-Z電光調(diào)制器的典型外觀結(jié)構(gòu)，iXblue的強(qiáng)度調(diào)制器由一個(gè)射頻RF端口和4個(gè)針腳組成：
? RF端口：外接輸入射頻信號(hào)
? 針腳1&2：直流偏壓，連接偏壓控制器
? 針腳3&4 : 內(nèi)置PD
鈮酸鋰（LiNbO3）強(qiáng)度調(diào)制器由于具有較寬的帶寬，抑制啁啾特性，長期可靠等特性，是高速光傳輸系統(tǒng)不可缺少的器件。然而，作為鈮酸鋰調(diào)制器輸出的工作點(diǎn)隨溫度和時(shí)間漂移而略有變化，該漂移會(huì)導(dǎo)致消光比的變差，波形的畸變等，如下圖。
DC 偏壓漂移對(duì)輸出光信號(hào)強(qiáng)度的影響
為了調(diào)節(jié)并保持調(diào)制器輸出狀態(tài)，監(jiān)控并補(bǔ)償直流偏壓的變化，我們需要從輸出的光信號(hào)中采樣一小部分(通常1%或10%)，把它接入監(jiān)控光電二極管（PD），再通過偏壓控制器的反饋電路進(jìn)行控制。在這方面，通常有兩種方法可以獲得來自鈮酸鋰波導(dǎo)調(diào)制器的監(jiān)控光信號(hào)。第一種方法在調(diào)制器輸出端口外接一個(gè)耦合器，以及提取一部分調(diào)制信號(hào)作為監(jiān)視信號(hào)，盡管最終輸出的使用功率根據(jù)耦合器的性能略有損失。另一個(gè)方法是在調(diào)制器內(nèi)部集成一個(gè)PD，用于測(cè)量波導(dǎo)和耦合處的雜散光，這樣的好處是不引起主輸出信號(hào)的任何額外損耗。
第二種方法，如下圖所示，在波導(dǎo)和光纖Pigtail附近將雜散光引向PD芯片(朝向芯片面放置）。調(diào)制器內(nèi)部的PD，為最為普通的光電二極管，因其價(jià)值非常低，容易組裝，并不會(huì)引起成本的大幅變化，所以也就默認(rèn)為業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，幾乎所有的調(diào)制器制造商都會(huì)集成上一個(gè)PD。這樣做的好處就是，除了上面提到的無任何額外損耗外，還可以省去外置耦合器的費(fèi)用和體積，體積尤其對(duì)一些集成化要求較高的應(yīng)用更為重要。然而，從下圖可以看出，該P(yáng)D探測(cè)時(shí)的波導(dǎo)，波導(dǎo)-光纖耦合，光纖pigtail等位置的雜散光時(shí)，該P(yáng)D相對(duì)獨(dú)立于以上器件，那么當(dāng)相對(duì)位置發(fā)生變化時(shí)，例如溫度引起的殼體形變，PD所探測(cè)的光強(qiáng)就會(huì)發(fā)生變化，但是該變化未必是由于直流偏壓漂移而影響的，這也就造成在某些情況下，通過內(nèi)置PD監(jiān)控并不能完美的鎖定工作點(diǎn)。
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舉例而言，對(duì)于高消光比調(diào)制器MXER系列，消光比(請(qǐng)參考微信文章常見電光調(diào)制器參數(shù)定義)是應(yīng)用的最重要指標(biāo)(請(qǐng)參考微信文章BOTDA光纖傳感系統(tǒng)中電光調(diào)制器和光纖的選擇)。由于偏壓的漂移，消光比也就隨之變差，因此長時(shí)間穩(wěn)定的消光比必須通過偏壓控制器MBC連實(shí)現(xiàn)。如下圖，通過外置耦合器和偏壓控制器可以實(shí)現(xiàn)>40dB長時(shí)間的消光比穩(wěn)定性。如果使用調(diào)制器內(nèi)部的PD作為監(jiān)控方式而不用外部耦合器，僅能保證>30dB的消光比穩(wěn)定性。
Measurement done with high extinction ration > 40 dB modulator. Internal PD can do only >30dB ER
穩(wěn)定的偏壓控制方式，是前文所說的第一種方式，通過調(diào)制器外接耦合器來實(shí)現(xiàn)。iXblue 偏壓控制器MBC-DG-LAB默認(rèn)內(nèi)置耦合器（一般1:99），其控制原理是在調(diào)制光信號(hào)中疊加一個(gè)低頻率和低振幅的抖動(dòng)信號(hào)（也稱為導(dǎo)頻信號(hào)），任何偏離工作點(diǎn)的情況都會(huì)產(chǎn)生諧波，可以通過測(cè)量結(jié)果的頻率分析和特定算法進(jìn)行信號(hào)處理。調(diào)制器工作點(diǎn)在QUAD+或QUAD-時(shí)，導(dǎo)頻信號(hào)的二次諧波為零。當(dāng)調(diào)制器工作點(diǎn)在Min或Max時(shí)，導(dǎo)頻信號(hào)的一階為零，因?yàn)镸BC-DG-LAB可以鎖定常規(guī)應(yīng)用的4種工作點(diǎn)。另外，對(duì)于要求非常純凈的載波信號(hào)的模擬調(diào)制，iXblue同樣提供無導(dǎo)頻信號(hào)的MBC-AN-LAB。
偏壓控制器的結(jié)構(gòu)圖
iXblue偏壓控制器和調(diào)制器的接線方式
相關(guān)產(chǎn)品：
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780-2200nm， 多系列可選， 帶寬：DC-70GHz |
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780-2200nm， 多系列可選， 帶寬：DC-40GHz |
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