Щоб задовольнити зростаючий попит людей на інформацію, швидкість передачі даних через волоконно-оптичні системи зв'язку зростає день у день. Майбутні мережі оптичного зв'язку розвиватимуться в напрямку волоконно-оптичних мереж зв'язку з надвисокою швидкістю, надвеликою ємністю, надвеликими відстанями та надвисокою спектральною ефективністю. Передавач має вирішальне значення. Високошвидкісний передавач оптичного сигналу в основному складається з лазера, який генерує оптичну несучу, модулюючого пристрою генерації електричного сигналу та високошвидкісного електрооптичного модулятора, який модулює оптичну несучу. Порівняно з іншими типами зовнішніх модуляторів, електрооптичні модулятори на основі ніобату літію мають переваги широкої робочої частоти, хорошої стабільності, високого коефіцієнта згасання, стабільної робочої продуктивності, високої швидкості модуляції, малого чирпу, легкого з'єднання, зрілої технології виробництва тощо. Вони широко використовуються у високошвидкісних, великоємних та далекобійних системах оптичної передачі.
Напруга півхвилі є надзвичайно важливим фізичним параметром електрооптичного модулятора. Вона являє собою зміну напруги зміщення, що відповідає інтенсивності вихідного світла електрооптичного модулятора, від мінімальної до максимальної. Вона значною мірою визначає електрооптичний модулятор. Точне та швидке вимірювання напруги півхвилі електрооптичного модулятора має велике значення для оптимізації продуктивності пристрою та підвищення його ефективності. Напруга півхвилі електрооптичного модулятора включає постійний струм (напівхвильовий
напруга та радіочастота) напівхвильова напруга. Передавальна функція електрооптичного модулятора така:
Серед них – вихідна оптична потужність електрооптичного модулятора;
– вхідна оптична потужність модулятора;
Вносимі втрати електрооптичного модулятора;
Існуючі методи вимірювання напівхвильової напруги включають методи генерації екстремальних значень та подвоєння частоти, які можуть вимірювати напівхвильову напругу постійного струму (DC) та напівхвильову напругу радіочастоти (RF) модулятора відповідно.
Таблиця 1 Порівняння двох методів випробування напівхвильовою напругою
| Метод екстремальних значень | Метод подвоєння частоти | |
| Лабораторне обладнання | Джерело живлення лазера Модулятор інтенсивності під час тестування Регульоване джерело живлення постійного струму ±15 В Вимірювач оптичної потужності | Джерело лазерного світла Модулятор інтенсивності під час тестування Регульоване джерело живлення постійного струму Осцилограф джерело сигналу (Зміщення постійного струму) |
| час тестування | 20 хв() | 5 хв |
| Експериментальні переваги | легко виконати | Відносно точний тест Можна одночасно отримувати напівхвильову напругу постійного струму та напівхвильову напругу радіочастотного струму |
| Експериментальні недоліки | Тривалий час та інші фактори, тест не є точним Випробування пасажирами прямої напруги постійного струму на півхвилі | Відносно тривалий час Такі фактори, як велика похибка оцінки спотворення форми хвилі тощо, тест не є точним |
Це працює наступним чином:
(1) Метод екстремальних значень
Для вимірювання напівхвильової напруги постійного струму електрооптичного модулятора використовується метод екстремальних значень. Спочатку, без модуляційного сигналу, крива передавальної функції електрооптичного модулятора отримується шляхом вимірювання напруги зміщення постійного струму та зміни інтенсивності вихідного світла, і з кривої передавальної функції визначають точку максимального та мінімального значень, і отримують відповідні значення напруги постійного струму Vmax та Vmin відповідно. Нарешті, різниця між цими двома значеннями напруги і є напівхвильовою напругою Vπ=Vmax-Vmin електрооптичного модулятора.
(2) Метод подвоєння частоти
Для вимірювання напівхвильової напруги радіочастотного електрооптичного модулятора використовувався метод подвоєння частоти. Одночасно до електрооптичного модулятора додавали сигнали зміщення постійного струму та модуляції змінного струму, щоб регулювати напругу постійного струму, коли інтенсивність вихідного світла змінюється до максимального або мінімального значення. Одночасно на двослідковому осцилографі можна спостерігати, що вихідний модульований сигнал матиме спотворення подвоєння частоти. Єдина різниця між напругою постійного струму, що відповідає двом сусіднім спотворенням подвоєння частоти, полягає в напівхвильовій напрузі радіочастотного електрооптичного модулятора.
Короткий зміст: Як метод екстремальних значень, так і метод подвоєння частоти теоретично можуть вимірювати напівхвильову напругу електрооптичного модулятора, але для порівняння, метод потужних значень вимагає тривалішого часу вимірювання, а триваліший час вимірювання буде пов'язаний з коливаннями вихідної оптичної потужності лазера, що призводить до похибок вимірювання. Метод екстремальних значень потребує сканування постійного зміщення з малим кроком та одночасного запису вихідної оптичної потужності модулятора, щоб отримати точніше значення постійної напівхвильової напруги.
Метод подвоєння частоти – це метод визначення напівхвильової напруги шляхом спостереження форми хвилі подвоєння частоти. Коли прикладена напруга зміщення досягає певного значення, виникає спотворення множення частоти, і спотворення форми хвилі не надто помітне. Його нелегко спостерігати неозброєним оком. Таким чином, це неминуче призведе до значних похибок, і те, що він вимірює, – це напівхвильова напруга радіочастотного електрооптичного модулятора.