İnsanların artan bilgi talebini karşılamak için, optik fiber iletişim sistemlerinin iletim hızı her geçen gün artmaktadır. Geleceğin optik iletişim ağı, ultra yüksek hız, ultra büyük kapasite, ultra uzun mesafe ve ultra yüksek spektrum verimliliğine sahip bir optik fiber iletişim ağına doğru gelişecektir. Verici kritik öneme sahiptir. Yüksek hızlı optik sinyal vericisi esas olarak optik taşıyıcı üreten bir lazerden, modüle edici bir elektrik sinyali üreten cihazdan ve optik taşıyıcıyı modüle eden yüksek hızlı bir elektro-optik modülatörden oluşur. Diğer harici modülatör türleriyle karşılaştırıldığında, lityum niobat elektro-optik modülatörler geniş çalışma frekansı, iyi kararlılık, yüksek sönümleme oranı, istikrarlı çalışma performansı, yüksek modülasyon hızı, küçük frekans kayması, kolay bağlantı, olgun üretim teknolojisi vb. avantajlara sahiptir. Yüksek hızlı, büyük kapasiteli ve uzun mesafeli optik iletim sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yarı dalga gerilimi, elektro-optik modülatörün son derece kritik bir fiziksel parametresidir. Elektro-optik modülatörün çıkış ışık yoğunluğunun minimumdan maksimuma değişimine karşılık gelen bias gerilimindeki değişimi temsil eder. Elektro-optik modülatörün performansını büyük ölçüde belirler. Elektro-optik modülatörün yarı dalga geriliminin doğru ve hızlı bir şekilde ölçülmesi, cihazın performansını optimize etmek ve verimliliğini artırmak için büyük önem taşır. Elektro-optik modülatörün yarı dalga gerilimi, DC (yarı dalga) gerilimini içerir.
(voltaj ve radyo frekansı) yarım dalga voltajı. Elektro-optik modülatörün transfer fonksiyonu aşağıdaki gibidir:
Bunlar arasında elektro-optik modülatörün çıkış optik gücü de yer almaktadır;
Modülatörün giriş optik gücü;
Elektro-optik modülatörün ekleme kaybı nedir?
Mevcut yarı dalga gerilimi ölçme yöntemleri arasında, sırasıyla modülatörün doğru akım (DC) yarı dalga gerilimini ve radyo frekansı (RF) yarı dalga gerilimini ölçebilen aşırı değer üretme ve frekans ikiye katlama yöntemleri bulunmaktadır.
Tablo 1 İki yarım dalga gerilim test yönteminin karşılaştırılması
| Aşırı değer yöntemi | Frekans ikiye katlama yöntemi | |
| Laboratuvar ekipmanları | Lazer güç kaynağı Test edilen yoğunluk modülatörü Ayarlanabilir DC güç kaynağı ±15V Optik güç ölçer | Lazer ışık kaynağı Test edilen yoğunluk modülatörü Ayarlanabilir DC güç kaynağı Osiloskop sinyal kaynağı (DC Önyargısı) |
| test süresi | 20 dakika() | 5 dakika |
| Deneysel avantajlar | başarması kolay | Nispeten doğru bir test Aynı anda hem doğru akım (DC) yarı dalga gerilimi hem de radyo frekansı (RF) yarı dalga gerilimi elde edilebilir. |
| Deneysel dezavantajlar | Uzun süre geçmesi ve diğer faktörler nedeniyle test doğru sonuç vermeyebilir. Doğrudan yolcu testi DC yarım dalga gerilimi | Nispeten uzun bir süre Dalga biçimi bozulması, değerlendirme hatası gibi faktörler nedeniyle test doğru sonuç vermez. |
İşleyişi şu şekildedir:
(1) Aşırı değer yöntemi
Elektro-optik modülatörün DC yarı dalga gerilimini ölçmek için aşırı değer yöntemi kullanılır. İlk olarak, modülasyon sinyali olmadan, DC bias gerilimi ve çıkış ışık yoğunluğu değişimini ölçerek elektro-optik modülatörün transfer fonksiyon eğrisi elde edilir ve transfer fonksiyon eğrisinden maksimum değer noktası ve minimum değer noktası belirlenir ve sırasıyla karşılık gelen DC gerilim değerleri Vmax ve Vmin elde edilir. Son olarak, bu iki gerilim değeri arasındaki fark, elektro-optik modülatörün yarı dalga gerilimi Vπ=Vmax-Vmin'dir.
(2) Frekans ikiye katlama yöntemi
Elektro-optik modülatörün RF yarı dalga voltajını ölçmek için frekans ikiye katlama yöntemi kullanılıyordu. Çıkış ışık yoğunluğu maksimum veya minimum değere değiştirildiğinde DC voltajını ayarlamak için aynı anda elektro-optik modülatöre DC bias bilgisayarı ve AC modülasyon sinyali eklendi. Aynı zamanda, çift izli osiloskopta çıkış modüle edilmiş sinyalin frekans ikiye katlama bozulması gösterdiği gözlemlendi. İki bitişik frekans ikiye katlama bozulmasına karşılık gelen DC voltajındaki tek fark, elektro-optik modülatörün RF yarı dalga voltajıdır.
Özet: Hem aşırı değer yöntemi hem de frekans ikiye katlama yöntemi teorik olarak elektro-optik modülatörün yarı dalga voltajını ölçebilir, ancak karşılaştırma için, aşırı değer yöntemi daha uzun bir ölçüm süresi gerektirir ve bu uzun ölçüm süresi, lazerin çıkış optik gücünün dalgalanmasından ve ölçüm hatalarına neden olmasından kaynaklanır. Aşırı değer yöntemi, daha doğru bir DC yarı dalga voltaj değeri elde etmek için DC bias'ı küçük bir adım değeriyle taramayı ve aynı anda modülatörün çıkış optik gücünü kaydetmeyi gerektirir.
Frekans ikiye katlama yöntemi, frekans ikiye katlama dalga biçimini gözlemleyerek yarım dalga gerilimini belirleme yöntemidir. Uygulanan önyargı gerilimi belirli bir değere ulaştığında, frekans çarpımı bozulması meydana gelir ve dalga biçimi bozulması çok belirgin değildir. Çıplak gözle gözlemlemek kolay değildir. Bu şekilde, kaçınılmaz olarak daha önemli hatalara neden olur ve ölçülen şey elektro-optik modülatörün RF yarım dalga gerilimidir.