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低频下铌酸锂调制器的应用
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低频下铌酸锂调制器的应用


LiNb03调制器因其高达70GHz的宽带性能而得到广泛应用,使其成为高数据速率光通信和高频模拟通信的首选器件。


然而,它们也经常被用在1GHz以下的低频率下使用。LiNb03相调制器在低频与其他技术的器件相比也有很强的优势,因为其紧凑、易用、低驱动电压。因此,它们是即使在频率范围为数Hz至MHz的应用中也应考虑:

-用Pound Drever Hall (PDH)技术锁定一个激光器的频率

-合成多个相干光束

-为了产生更多的边带和光谱展宽

-为了稳定大型光纤干涉仪的频率

-等等。。。


用户尝试使用含有高和低频率的信号调制LiNb03相位调制器时,典型情况是:低重频和短脉宽的脉冲信号,或者长脉冲持续时间的脉冲信号,必须非常谨慎。“高带宽”相位调制器,这里“高带宽”通常意味着>1GHz,在这种调制信号下表现得不是非常好。


其原因是为了获得良好的高带宽性能,调制器的微波阻抗匹配接近50欧姆,在波导射频线的末端连接终端负载电阻,以减少或避免射频电反射。因此,一个较高的电流通过射频电极,由于焦耳效果导致局部温度升高。当重复周期或脉冲持续时间变得比热效应的时间常数还要长的时候(通常在1kHz或以下),然后,电极和波导的物理性质会随着时间的推移而发生变化,温度升高和降低过程会导致不必要的相位漂移。因此标准的5GHz,10GHz或20 GHz相位调制器,并不适合于这种涉及非常低重频的应用。


为了抑制这种现象,一种解决方法是使用一个具有高输入阻抗负载的调制器(典型值10k欧姆)或直接开路(兆欧姆)。这样的话,调制器可使用的电光带宽也随之减少到几百兆Hz,这对于常规的应用是足够了,例如传感应用。但热效应则显著的降低了,因为焦耳效应变得微不足道。为此,iXblue已经开发出一系列性能优异的相位调制器,针对低重复率调制信号进行了优化(在800 nm,1000nm,1300nm,1550nm的MPX-LN-0.1系列)。我们对MPX-LN-0.1系列调制器进行了温度循环测试,结果表明,MPX-LN-0.1调制器性能优良,在大温度范围(-40℃到+85℃)的工作条件下任能保持其性能。


例如:双折射相位调制器。

钛扩散(Ti diffusion)相位调制器可以同时支持TE和TM两种偏振态传输。通过将输入的线偏振态相对铌酸锂波导光轴45°入射,该偏振在两个波导主轴的投影可以同时被调制,但是效果不同。在波导输出端,检偏器垂直或者平行于入射偏振态,检偏器将TE和TM模的相对相位变化转换为强度变化,用光电探测器检测出来。


下面的图1和图2示出了当使用50Hz和50KHz方波调制信号时,使用高带宽相位调制器(MPZ-LN-20型,>20GHz电光带宽)。热效应的影响在图1中非常低频时清晰可见,在50kHz时热效应几乎消失


 


对于用于低频运行,且电信号含有非常低频率成分,电光调制器(NIR-MPX-LN-0.1型)是可以有效使用的。在这种调制器中,无终端负载。下图3和下图4看出应用于NIR-MX-LN-0.1相位调制器,和上图相同调制信号时,不含热效应,波形无畸变。

结论:对于电光调制器应用在低频调制信号的操作,它必须使用特定的调制器。iXblue的MPX-LN-0.1系列设计用于在这样的工作环境,并保持其大范围温度条件下的运行性能。



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