Aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na informacje, prędkość transmisji systemów komunikacji światłowodowej rośnie z dnia na dzień. Przyszła sieć komunikacji optycznej będzie rozwijać się w kierunku sieci światłowodowej o ultrawysokiej prędkości, ultradużej pojemności, ultradługim zasięgu i ultrawysokiej wydajności widmowej. Nadajnik jest kluczowy. Szybki nadajnik sygnału optycznego składa się głównie z lasera generującego nośną optyczną, modulującego urządzenia generującego sygnał elektryczny oraz szybkiego modulatora elektrooptycznego, który moduluje nośną optyczną. W porównaniu z innymi typami modulatorów zewnętrznych, modulatory elektrooptyczne z niobianem litu charakteryzują się szeroką częstotliwością pracy, dobrą stabilnością, wysokim współczynnikiem wygaszenia, stabilną pracą, wysoką częstotliwością modulacji, niskim ćwierkaniem, łatwym sprzęganiem, zaawansowaną technologią produkcji itp. Są szeroko stosowane w szybkich, o dużej pojemności i dalekosiężnych systemach transmisji optycznej.
Napięcie półfalowe jest niezwykle istotnym parametrem fizycznym modulatora elektrooptycznego. Reprezentuje ono zmianę napięcia polaryzacji odpowiadającą natężeniu światła wyjściowego modulatora elektrooptycznego od wartości minimalnej do maksymalnej. W dużym stopniu determinuje ono działanie modulatora elektrooptycznego. Dokładny i szybki pomiar napięcia półfalowego modulatora elektrooptycznego ma ogromne znaczenie dla optymalizacji działania urządzenia i poprawy jego sprawności. Napięcie półfalowe modulatora elektrooptycznego obejmuje napięcie stałe (DC).
Napięcie i częstotliwość radiowa) napięcie półfalowe. Funkcja przenoszenia modulatora elektrooptycznego jest następująca:
Wśród nich jest wyjściowa moc optyczna modulatora elektrooptycznego;
Jest to wejściowa moc optyczna modulatora;
Jest to strata wstawiania modulatora elektrooptycznego;
Obecne metody pomiaru napięcia półfalowego obejmują generowanie wartości ekstremalnych i metody podwajania częstotliwości, za pomocą których można mierzyć odpowiednio napięcie półfalowe prądu stałego (DC) i napięcie półfalowe częstotliwości radiowej (RF) modulatora.
Tabela 1 Porównanie dwóch metod pomiaru napięcia półfalowego
| Metoda wartości ekstremalnych | Metoda podwajania częstotliwości | |
| Sprzęt laboratoryjny | Zasilanie lasera Modulator intensywności w trakcie testu Regulowany zasilacz prądu stałego ±15V Miernik mocy optycznej | Źródło światła laserowego Modulator intensywności w trakcie testu Regulowany zasilacz prądu stałego Oscyloskop źródło sygnału (polaryzacja stała) |
| czas testowania | 20 minut() | 5 minut |
| Zalety eksperymentalne | łatwe do wykonania | Test o stosunkowo dużej dokładności Możliwość uzyskania napięcia półfalowego stałego i napięcia półfalowego RF w tym samym czasie |
| Wady eksperymentalne | Długi czas i inne czynniki mogą sprawić, że test nie będzie dokładny Bezpośredni test napięcia półfalowego prądu stałego dla pasażerów | Stosunkowo długi czas Czynniki takie jak duży błąd oceny zniekształcenia przebiegu itp. powodują, że test nie jest dokładny |
Działa w następujący sposób:
(1) Metoda wartości ekstremalnych
Metoda wartości ekstremalnych służy do pomiaru napięcia półfalowego prądu stałego modulatora elektrooptycznego. Najpierw, bez sygnału modulacyjnego, krzywa funkcji przenoszenia modulatora elektrooptycznego jest uzyskiwana poprzez pomiar napięcia polaryzacji prądu stałego i zmiany natężenia światła wyjściowego, a następnie na podstawie krzywej funkcji przenoszenia wyznacza się punkt wartości maksymalnej i minimalnej, a następnie oblicza odpowiadające im wartości napięcia stałego Vmax i Vmin. Ostatecznie, różnica między tymi dwoma wartościami napięcia to napięcie półfalowe Vπ=Vmax-Vmin modulatora elektrooptycznego.
(2) Metoda podwajania częstotliwości
Zastosowano metodę podwajania częstotliwości do pomiaru napięcia półfalowego modulatora elektrooptycznego. Do modulatora elektrooptycznego dodano jednocześnie sygnał polaryzacji prądu stałego i sygnał modulacji prądu przemiennego, aby wyregulować napięcie stałe, gdy natężenie światła wyjściowego zmienia się na maksymalne lub minimalne. Jednocześnie, na oscyloskopie dwuścieżkowym, można zaobserwować, że modulowany sygnał wyjściowy będzie charakteryzował się zniekształceniem podwajającym częstotliwość. Jedyną różnicą napięcia stałego odpowiadającą dwóm sąsiednim zniekształceniom podwajającym częstotliwość jest napięcie półfalowe modulatora elektrooptycznego.
Podsumowanie: Zarówno metoda wartości ekstremalnych, jak i metoda podwajania częstotliwości teoretycznie umożliwiają pomiar napięcia półfalowego modulatora elektrooptycznego, ale dla porównania, metoda wartości ekstremalnych wymaga dłuższego czasu pomiaru, co wynika z wahań wyjściowej mocy optycznej lasera, co powoduje błędy pomiaru. Metoda wartości ekstremalnych wymaga skanowania polaryzacji prądu stałego z małą wartością skokową i jednoczesnego rejestrowania wyjściowej mocy optycznej modulatora, aby uzyskać dokładniejszą wartość napięcia półfalowego prądu stałego.
Metoda podwajania częstotliwości to metoda wyznaczania napięcia półfalowego poprzez obserwację przebiegu podwajającego częstotliwość. Gdy przyłożone napięcie polaryzacji osiągnie określoną wartość, występuje zniekształcenie mnożenia częstotliwości, a zniekształcenie przebiegu jest mało zauważalne. Trudno je zaobserwować gołym okiem. W ten sposób nieuchronnie powoduje to większe błędy, a mierzonym napięciem jest napięcie półfalowe modulatora elektrooptycznego o częstotliwości radiowej (RF).