Czym jest modulator Macha-Zehndera

TenModulator Macha-ZehnderaModulator MZ (MZ Modulator) to ważne urządzenie do modulacji sygnałów optycznych w oparciu o zasadę interferencji. Jego zasada działania jest następująca: w gałęzi w kształcie litery Y na wejściu światło wejściowe jest dzielone na dwie fale świetlne i przechodzi przez dwa równoległe kanały optyczne, gdzie jest transmitowane. Kanał optyczny wykonany jest z materiałów elektrooptycznych. Wykorzystując efekt fotoelektryczny, gdy zmienia się zewnętrzny sygnał elektryczny, można zmienić współczynnik załamania światła jego własnego materiału, co powoduje różne różnice w ścieżkach optycznych między dwiema wiązkami światła docierającymi do gałęzi w kształcie litery Y na wyjściu. Gdy sygnały optyczne w dwóch kanałach optycznych dotrą do gałęzi w kształcie litery Y na wyjściu, nastąpi konwergencja. Z powodu różnych opóźnień fazowych dwóch sygnałów optycznych, występuje między nimi interferencja, która przekształca informację o różnicy faz przenoszoną przez oba sygnały optyczne w informację o natężeniu sygnału wyjściowego. Dlatego funkcję modulacji sygnałów elektrycznych na nośne optyczne można osiągnąć poprzez sterowanie różnymi parametrami napięcia obciążenia modulatora Marcha-Zehndera.

Podstawowe parametryModulator MZ

Podstawowe parametry modulatora MZ bezpośrednio wpływają na jego wydajność w różnych scenariuszach zastosowań. Wśród nich, istotne parametry optyczne i elektryczne to:

Parametry optyczne:

(1) Szerokość pasma optycznego (szerokość pasma 3 dB): zakres częstotliwości, w którym amplituda odpowiedzi częstotliwościowej zmniejsza się o 3 dB od wartości maksymalnej, przy czym jednostką jest GHz. Szerokość pasma optycznego odzwierciedla zakres częstotliwości sygnału, gdy modulator działa normalnie i jest parametrem mierzącym pojemność nośną informacji optycznej wmodulator elektrooptyczny.

(2) Współczynnik wygaszania: Stosunek maksymalnej mocy optycznej wyjściowej modulatora elektrooptycznego do minimalnej mocy optycznej, wyrażany w dB. Współczynnik wygaszania jest parametrem służącym do oceny zdolności modulatora do przełączania elektrooptycznego.

(3) Strata odbicia: stosunek mocy światła odbitego do wejściamodulatordo mocy światła wejściowego, w dB. Tłumienność odbiciowa to parametr odzwierciedlający moc padającą odbitą z powrotem do źródła sygnału.

(4) Strata wtrąceniowa: Stosunek mocy optycznej wyjściowej do mocy optycznej wejściowej modulatora w momencie osiągnięcia przez niego maksymalnej mocy wyjściowej, wyrażany w dB. Strata wtrąceniowa to wskaźnik mierzący stratę mocy optycznej spowodowaną włączeniem ścieżki optycznej.

(5) Maksymalna moc optyczna wejściowa: Podczas normalnego użytkowania moc optyczna wejściowa modulatora MZM powinna być mniejsza od tej wartości, aby zapobiec uszkodzeniu urządzenia, przy czym jednostką jest mW.

(6) Głębokość modulacji: Oznacza stosunek amplitudy sygnału modulacyjnego do amplitudy nośnej, zwykle wyrażony w procentach.

Parametry elektryczne:

Napięcie półfalowe: Odnosi się do różnicy napięć wymaganej do przełączenia modulatora ze stanu wyłączenia do stanu włączenia. Wyjściowa moc optyczna modulatora MZM zmienia się w sposób ciągły wraz ze zmianą napięcia polaryzacji. Gdy wyjście modulatora generuje 180-stopniową różnicę fazową, różnica napięcia polaryzacji odpowiadająca sąsiedniemu punktowi minimalnemu i maksymalnemu jest napięciem półfalowym, którego jednostką jest V. Parametr ten jest określany przez czynniki takie jak materiał, struktura i proces, i jest nieodłącznym parametremModulator MZM.

(2) Maksymalne napięcie polaryzacji DC: Podczas normalnego użytkowania napięcie polaryzacji wejściowej MZM powinno być niższe od tej wartości, aby zapobiec uszkodzeniu urządzenia. Jednostką jest V. Napięcie polaryzacji DC służy do sterowania stanem polaryzacji modulatora w celu spełnienia różnych wymagań modulacyjnych.

(3) Maksymalna wartość sygnału RF: Podczas normalnego użytkowania, wejściowy sygnał elektryczny RF modułu MZM powinien być mniejszy od tej wartości, aby zapobiec uszkodzeniu urządzenia. Jednostką jest V. Sygnał częstotliwości radiowej to sygnał elektryczny, który ma być modulowany na nośnej optycznej.