Um dem steigenden Informationsbedarf der Bevölkerung gerecht zu werden, steigt die Übertragungsrate von Glasfaserkommunikationssystemen täglich. Das optische Kommunikationsnetz der Zukunft wird sich zu einem Glasfaserkommunikationsnetz mit ultrahoher Geschwindigkeit, ultrahoher Kapazität, ultralanger Reichweite und ultrahoher Spektrumeffizienz entwickeln. Ein Sender ist dabei entscheidend. Der Hochgeschwindigkeits-Lichtsignalsender besteht hauptsächlich aus einem Laser zur Erzeugung eines optischen Trägers, einem Modulationsgerät zur Erzeugung elektrischer Signale und einem Hochgeschwindigkeits-elektrooptischen Modulator zur Modulation des optischen Trägers. Im Vergleich zu anderen externen Modulatoren bieten Lithiumniobat-elektrooptische Modulatoren die Vorteile eines breiten Betriebsfrequenzbereichs, guter Stabilität, eines hohen Extinktionsverhältnisses, einer stabilen Betriebsleistung, einer hohen Modulationsrate, eines geringen Chirps, einer einfachen Kopplung und einer ausgereiften Produktionstechnologie. Sie werden häufig in optischen Übertragungssystemen mit hoher Geschwindigkeit, großer Kapazität und großer Reichweite eingesetzt.
Die Halbwellenspannung ist ein äußerst wichtiger physikalischer Parameter des elektrooptischen Modulators. Sie stellt die Änderung der Vorspannung entsprechend der Ausgangslichtintensität des elektrooptischen Modulators vom Minimum zum Maximum dar. Sie bestimmt maßgeblich den elektrooptischen Modulator. Die genaue und schnelle Messung der Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators ist von großer Bedeutung für die Optimierung der Geräteleistung und die Verbesserung der Geräteeffizienz. Die Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators umfasst Gleichstrom (Halbwellenspannung).
Spannung und Hochfrequenz) Halbwellenspannung. Die Übertragungsfunktion des elektrooptischen Modulators lautet wie folgt:
Dazu gehört die optische Ausgangsleistung des elektrooptischen Modulators;
Ist die optische Eingangsleistung des Modulators;
Ist der Einfügungsverlust des elektrooptischen Modulators;
Zu den bestehenden Methoden zur Messung der Halbwellenspannung gehören Methoden zur Extremwerterzeugung und Frequenzverdopplung, mit denen die Gleichstrom-Halbwellenspannung (DC) bzw. die Hochfrequenz-Halbwellenspannung (RF) des Modulators gemessen werden kann.
Tabelle 1 Vergleich zweier Halbwellenspannungsprüfverfahren
| Extremwertmethode | Frequenzverdopplungsmethode | |
| Laborausstattung | Laserstromversorgung Intensitätsmodulator im Test Einstellbare Gleichstromversorgung ±15 V Optischer Leistungsmesser | Laserlichtquelle Intensitätsmodulator im Test Einstellbare Gleichstromversorgung Oszilloskop Signalquelle (DC-Vorspannung) |
| Testzeit | 20 Minuten() | 5 Minuten |
| Experimentelle Vorteile | leicht zu erreichen | Relativ genauer Test Kann gleichzeitig DC-Halbwellenspannung und HF-Halbwellenspannung erhalten |
| Experimentelle Nachteile | Lange Zeit und andere Faktoren, der Test ist nicht genau Direkter Passagiertest DC-Halbwellenspannung | Relativ lange Zeit Faktoren wie große Wellenformverzerrung Beurteilungsfehler, etc., der Test ist nicht genau |
Es funktioniert wie folgt:
(1) Extremwertmethode
Die Extremwertmethode wird verwendet, um die Gleichspannung im Halbwellenbereich des elektrooptischen Modulators zu messen. Zunächst wird ohne Modulationssignal die Übertragungsfunktionskurve des elektrooptischen Modulators durch Messung der Gleichspannung und der Änderung der Ausgangslichtintensität ermittelt. Aus der Übertragungsfunktionskurve werden der Maximal- und der Minimalwert bestimmt und die entsprechenden Gleichspannungswerte Vmax bzw. Vmin ermittelt. Die Differenz dieser beiden Spannungswerte ergibt schließlich die Halbwellenspannung Vπ=Vmax-Vmin des elektrooptischen Modulators.
(2) Frequenzverdopplungsverfahren
Die HF-Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators wurde mittels Frequenzverdopplung gemessen. Durch gleichzeitiges Anlegen des DC-Bias-Rechners und des AC-Modulationssignals an den elektrooptischen Modulator wurde die Gleichspannung angepasst, wenn die Ausgangslichtintensität auf einen Maximal- oder Minimalwert geändert wurde. Gleichzeitig ist auf dem Zweispur-Oszilloskop zu beobachten, dass das modulierte Ausgangssignal eine Frequenzverdopplungsverzerrung aufweist. Der einzige Unterschied der Gleichspannung, die zwei benachbarten Frequenzverdopplungsverzerrungen entspricht, ist die HF-Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators.
Zusammenfassung: Sowohl die Extremwertmethode als auch die Frequenzverdopplungsmethode können theoretisch die Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators messen. Zum Vergleich: Die Hochleistungswertmethode erfordert eine längere Messzeit, und die längere Messzeit ist auf die schwankende optische Ausgangsleistung des Lasers zurückzuführen, die Messfehler verursacht. Die Extremwertmethode erfordert die Abtastung der Gleichstromvorspannung mit einem kleinen Schrittwert und die gleichzeitige Aufzeichnung der optischen Ausgangsleistung des Modulators, um einen genaueren Gleichstrom-Halbwellenspannungswert zu erhalten.
Die Frequenzverdopplungsmethode ist eine Methode zur Bestimmung der Halbwellenspannung durch Beobachtung der Frequenzverdopplungswellenform. Wenn die angelegte Vorspannung einen bestimmten Wert erreicht, tritt eine Frequenzvervielfachungsverzerrung auf, die jedoch kaum wahrnehmbar ist. Mit bloßem Auge ist sie nur schwer zu erkennen. Dadurch entstehen zwangsläufig größere Fehler. Gemessen wird die HF-Halbwellenspannung des elektrooptischen Modulators.