此應(yīng)用指南是為使用強度調(diào)制器的用戶，介紹如何對于他們的調(diào)制器選擇合適的RF和偏置電壓。
強度調(diào)制器
簡介 :
基于鈮酸鋰(LiNbO3 ) 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GHz)
· 緊湊型
· 長時間穩(wěn)定性
· 苛刻的使用環(huán)境
近20年來鈮酸鋰調(diào)制器被廣泛的使用在通訊行業(yè)（幾十萬鈮酸鋰強度調(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
· 測量系統(tǒng)
· RoF….
原理 –傳輸函數(shù) :
鈮酸鋰強度調(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。由于兩個光路經(jīng)過的光程不同，產(chǎn)生相位差，從而導(dǎo)致輸出端的光強變化。
LiNb03鈮酸鋰強度調(diào)制器芯片
鈮酸鋰的晶體光學(xué)折射率被外部電場調(diào)制，外部電場通過電壓施加在晶體的電極上，他們通常有兩個電極，調(diào)制電極（也稱RF電極）和DC直流電極（也稱偏壓電極）。
強度調(diào)制器的傳輸函數(shù)隨施加的電壓變化如下：
注：
· Iout :輸出強度
· Iin:輸入強度
· Tmod :器件的光學(xué)透過率
· Vπ:調(diào)制器的半波電壓
· f :相位
鈮酸鋰強度調(diào)制器的傳輸函數(shù)
理論和實際：
當(dāng)我們設(shè)計強度調(diào)制器的時候，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，兩條光路總會略有不同，所以相位f用來標(biāo)注這個不同。
為了使調(diào)制器正常工作并得到想要的光調(diào)制信號，我們必須在調(diào)制器上施加正確的電壓：一個調(diào)制電壓（也稱為RF射頻電壓），一個直流DC電壓（也稱為偏置電壓）。
工作點：
調(diào)制器的工作點是指應(yīng)該在傳輸曲線上哪個位置施加調(diào)制信號，它要根據(jù)應(yīng)用來選擇，請參考如下：
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數(shù)字通訊,NRZ調(diào)制模式QUAD |
數(shù)字通訊,DPSK調(diào)制模式tMIN |
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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的一樣。另外，它的漂移還被溫度和熱量的變化，使用時間，光強效果，靜電等影響，這將導(dǎo)致傳輸曲線在水平方向移動。當(dāng)電調(diào)制信號施加在移動的工作點上，輸出的光調(diào)制信號將完全被改變。
偏置電壓施加在DC直流電極上是為了：
· 選擇想要的工作點
· 補償可能的調(diào)制器漂移并鎖定工作點以得到穩(wěn)定的輸出光信號
偏置電壓能夠手動調(diào)節(jié)到希望的工作點上，當(dāng)調(diào)制器由于其他原因而發(fā)生漂移時，偏置電壓將必須再次被調(diào)節(jié)到新的工作點，所以手動調(diào)節(jié)也許可以在實驗室這種穩(wěn)定的環(huán)境條件下工作。
然而對于長時間的工作要求，特別是系統(tǒng)溫度會發(fā)生變化時，自動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，鎖定工作點使系統(tǒng)長時間的穩(wěn)定工作。
調(diào)制器傳輸曲線的漂移以致工作點發(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) :臺式機和工業(yè)用電路板，他們能鎖定工作點及時內(nèi)在和外在條件發(fā)生變化。
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Left : MBC-DG-LAB bench top bias controller |
Right : MBC-DG-board OEM bias control board |
調(diào)制信號:
一旦工作點選擇后，并且施加合適的偏置電壓，我們就能夠施加調(diào)制RF信號到調(diào)制器的電極上。
這里再一次，調(diào)制信號的峰間振幅必須根據(jù)應(yīng)用而選擇。例如：
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數(shù)字通訊, NRZ調(diào)制模式 |
Vp |
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數(shù)字通訊, DPSK調(diào)制模式 |
2 x Vp |
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模擬調(diào)制 |
< Vp |
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脈沖產(chǎn)生 |
Vp |
通常對于強度調(diào)制器Vp是5V，他通常高于商用RF信號發(fā)生器的峰間電壓。所以輸入RF信號通常需要放大已達到應(yīng)用所需要的驅(qū)動電壓，這樣的設(shè)備我們稱之為調(diào)制器驅(qū)動去或放大器。
iXBlue提供大量的調(diào)制器驅(qū)動器的選擇，覆蓋常見的應(yīng)用：模擬，數(shù)字，脈沖，單倍或雙倍Vπ調(diào)制, 10 GHz/ 10 Gb/s到40 GHz/ 40 Gb/s。
常見數(shù)字NRZ調(diào)制系統(tǒng)
常見脈沖調(diào)制系統(tǒng)
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模擬應(yīng)用偏壓控制器，Q點鎖定，無導(dǎo)頻，超穩(wěn)定 |
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數(shù)字應(yīng)用、脈沖應(yīng)用、模擬應(yīng)用偏壓控制器，四種自動偏置控制模式 |
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IQ調(diào)制偏壓控制器（DC1&DC2-Min，DC3/DC phase-Q） |
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*自動偏壓控制器可集成Tap-coupler方便易用。 |
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