Per soddisfare la crescente domanda di informazioni, la velocità di trasmissione dei sistemi di comunicazione in fibra ottica aumenta di giorno in giorno. La futura rete di comunicazione ottica si svilupperà verso una rete in fibra ottica ad altissima velocità, elevata capacità, lunghissima distanza ed altissima efficienza spettrale. Il trasmettitore è fondamentale. Un trasmettitore di segnale ottico ad alta velocità è composto principalmente da un laser che genera una portante ottica, un dispositivo di generazione di segnale elettrico modulante e un modulatore elettro-ottico ad alta velocità che modula la portante ottica. Rispetto ad altri tipi di modulatori esterni, i modulatori elettro-ottici al niobato di litio presentano i vantaggi di un'ampia frequenza operativa, buona stabilità, elevato rapporto di estinzione, prestazioni di lavoro stabili, elevata velocità di modulazione, basso chirp, facile accoppiamento, tecnologia di produzione consolidata, ecc. Sono ampiamente utilizzati nei sistemi di trasmissione ottica ad alta velocità, elevata capacità e lunga distanza.
La tensione di semionda è un parametro fisico estremamente critico del modulatore elettro-ottico. Rappresenta la variazione della tensione di polarizzazione corrispondente all'intensità luminosa in uscita del modulatore elettro-ottico dal minimo al massimo. Determina in larga misura le prestazioni del modulatore elettro-ottico. Misurare con precisione e rapidità la tensione di semionda del modulatore elettro-ottico è di fondamentale importanza per ottimizzare le prestazioni del dispositivo e migliorarne l'efficienza. La tensione di semionda del modulatore elettro-ottico include la tensione continua (semionda).
tensione e radiofrequenza) tensione di semionda. La funzione di trasferimento del modulatore elettro-ottico è la seguente:
Tra questi rientra la potenza ottica in uscita del modulatore elettro-ottico;
Rappresenta la potenza ottica in ingresso del modulatore;
Si tratta della perdita di inserzione del modulatore elettro-ottico;
I metodi esistenti per la misurazione della tensione di semionda includono la generazione di valori estremi e i metodi di raddoppio di frequenza, che possono misurare rispettivamente la tensione di semionda in corrente continua (CC) e la tensione di semionda in radiofrequenza (RF) del modulatore.
Tabella 1 Confronto di due metodi di prova della tensione di semionda
| Metodo del valore estremo | Metodo di raddoppio della frequenza | |
| Attrezzature di laboratorio | Alimentatore laser Modulatore di intensità in fase di test Alimentatore CC regolabile ±15V Misuratore di potenza ottica | Sorgente luminosa laser Modulatore di intensità in fase di test Alimentatore CC regolabile Oscilloscopio sorgente del segnale (Distorsione DC) |
| tempo di prova | 20 minuti() | 5 minuti |
| Vantaggi utili | facile da realizzare | Test relativamente accurato È possibile ottenere contemporaneamente la tensione di semionda CC e la tensione di semionda RF. |
| Svantaggi sperimentali | A lungo termine e a causa di altri fattori, il test non è accurato. Tensione di semionda CC per test diretto del passeggero | Tempo relativamente lungo Fattori come l'errore di giudizio dovuto a una grande distorsione della forma d'onda, ecc., rendono il test inaccurato |
Funziona nel seguente modo:
(1) Metodo del valore estremo
Il metodo dei valori estremi viene utilizzato per misurare la tensione di semionda CC del modulatore elettro-ottico. Innanzitutto, in assenza di segnale di modulazione, si ottiene la curva della funzione di trasferimento del modulatore elettro-ottico misurando la tensione di polarizzazione CC e la variazione dell'intensità luminosa in uscita. Dalla curva della funzione di trasferimento si determinano il punto di valore massimo e il punto di valore minimo, ottenendo rispettivamente i corrispondenti valori di tensione CC Vmax e Vmin. Infine, la differenza tra questi due valori di tensione rappresenta la tensione di semionda Vπ = Vmax - Vmin del modulatore elettro-ottico.
(2) Metodo di raddoppio della frequenza
Si utilizzava il metodo del raddoppio di frequenza per misurare la tensione di semionda RF del modulatore elettro-ottico. Si aggiungeva contemporaneamente al modulatore elettro-ottico il segnale di polarizzazione CC e il segnale di modulazione CA per regolare la tensione CC quando l'intensità luminosa in uscita veniva modificata a un valore massimo o minimo. Allo stesso tempo, si poteva osservare sull'oscilloscopio a doppia traccia che il segnale modulato in uscita presentava una distorsione di raddoppio di frequenza. L'unica differenza tra le tensioni CC corrispondenti a due distorsioni di raddoppio di frequenza adiacenti era la tensione di semionda RF del modulatore elettro-ottico.
In sintesi: sia il metodo del valore estremo che il metodo del raddoppio di frequenza possono teoricamente misurare la tensione di semionda del modulatore elettro-ottico, ma, a titolo di confronto, il metodo del valore estremo richiede un tempo di misurazione più lungo, e questo tempo di misurazione più lungo è dovuto alle fluttuazioni della potenza ottica in uscita del laser, che causano errori di misurazione. Il metodo del valore estremo richiede la scansione della polarizzazione CC con un piccolo passo e la registrazione simultanea della potenza ottica in uscita del modulatore per ottenere un valore di tensione di semionda CC più accurato.
Il metodo di raddoppio di frequenza è un metodo per determinare la tensione di semionda osservando la forma d'onda del raddoppio di frequenza. Quando la tensione di polarizzazione applicata raggiunge un determinato valore, si verifica una distorsione dovuta alla moltiplicazione di frequenza, e la distorsione della forma d'onda non è molto evidente. Non è facile da osservare a occhio nudo. In questo modo, si rischia di incorrere in errori più significativi, e ciò che viene misurato è la tensione di semionda RF del modulatore elettro-ottico.