DerMach-Zehnder-ModulatorDer March-Zehnder-Modulator (MZ-Modulator) ist ein wichtiges Bauelement zur Modulation optischer Signale basierend auf dem Interferenzprinzip. Seine Funktionsweise ist wie folgt: Am Y-förmigen Abzweig am Eingang wird das einfallende Licht in zwei Lichtwellen aufgeteilt und gelangt jeweils in zwei parallele optische Kanäle. Diese Kanäle bestehen aus elektrooptischem Material. Durch den photoelektrischen Effekt ändert sich der Brechungsindex des Materials bei Änderung eines externen elektrischen Signals. Dies führt zu unterschiedlichen optischen Weglängendifferenzen zwischen den beiden Lichtstrahlen, die den Y-förmigen Abzweig am Ausgang erreichen. Dort konvergieren die optischen Signale. Aufgrund der unterschiedlichen Phasenverzögerungen der beiden optischen Signale kommt es zur Interferenz. Die Phasendifferenzinformation der beiden optischen Signale wird in die Intensitätsinformation des Ausgangssignals umgewandelt. Die Modulation elektrischer Signale auf optische Träger erfolgt somit durch Steuerung verschiedener Parameter der Eingangsspannung des March-Zehnder-Modulators.
Die grundlegenden Parameter vonMZ-Modulator
Die grundlegenden Parameter des Mach-Zehnder-Modulators beeinflussen dessen Leistungsfähigkeit in verschiedenen Anwendungsszenarien direkt. Zu den wichtigsten optischen und elektrischen Parametern gehören die folgenden.
Optische Parameter:
(1) Optische Bandbreite (3-dB-Bandbreite): Der Frequenzbereich, in dem die Frequenzgangamplitude um 3 dB vom Maximalwert abfällt; die Einheit ist GHz. Die optische Bandbreite beschreibt den Frequenzbereich des Signals im Normalbetrieb des Modulators und ist ein Parameter zur Messung der Informationsübertragungskapazität des optischen Trägers.elektrooptischer Modulator.
(2) Extinktionsverhältnis: Das Verhältnis der maximalen optischen Ausgangsleistung des elektrooptischen Modulators zur minimalen optischen Leistung, angegeben in dB. Das Extinktionsverhältnis ist ein Parameter zur Bewertung der Schaltfähigkeit eines elektrooptischen Modulators.
(3) Rückflussdämpfung: Das Verhältnis der reflektierten Lichtleistung am Eingang desModulatorDie Eingangslichtleistung wird in dB angegeben. Die Rückflussdämpfung ist ein Parameter, der die zur Signalquelle zurückreflektierte einfallende Leistung widerspiegelt.
(4) Einfügungsdämpfung: Das Verhältnis der optischen Ausgangsleistung zur optischen Eingangsleistung eines Modulators bei Erreichen seiner maximalen Ausgangsleistung, angegeben in dB. Die Einfügungsdämpfung ist ein Indikator für den durch das Einfügen eines optischen Pfades verursachten optischen Leistungsverlust.
(5) Maximale optische Eingangsleistung: Bei normalem Gebrauch sollte die optische Eingangsleistung des MZM-Modulators unter diesem Wert liegen, um eine Beschädigung des Geräts zu vermeiden. Die Einheit ist mW.
(6) Modulationstiefe: Sie bezeichnet das Verhältnis der Modulationssignalamplitude zur Trägeramplitude und wird üblicherweise als Prozentsatz ausgedrückt.
Elektrische Parameter:
Halbwellenspannung: Sie bezeichnet die Spannungsdifferenz, die erforderlich ist, um den Modulator vom Aus- in den Ein-Zustand zu schalten. Die optische Ausgangsleistung des MZM-Modulators ändert sich kontinuierlich mit der Vorspannung. Erzeugt der Modulator eine Phasenverschiebung von 180 Grad, entspricht die Differenz der Vorspannung zwischen dem benachbarten Minimum und Maximum der Halbwellenspannung (Einheit: Volt). Dieser Parameter wird durch Faktoren wie Material, Struktur und Fertigungsprozess bestimmt und ist eine inhärente Größe des Modulators.MZM-Modulator.
(2) Maximale Gleichvorspannung: Im Normalbetrieb sollte die Eingangsvorspannung des MZM unterhalb dieses Wertes liegen, um eine Beschädigung des Bauteils zu vermeiden. Die Einheit ist Volt (V). Die Gleichvorspannung dient zur Steuerung des Arbeitspunkts des Modulators, um unterschiedlichen Modulationsanforderungen gerecht zu werden.
(3) Maximaler HF-Signalwert: Im Normalbetrieb sollte das elektrische HF-Eingangssignal des MZM unterhalb dieses Wertes liegen, um Schäden am Gerät zu vermeiden. Die Einheit ist V. Ein Hochfrequenzsignal ist ein elektrisches Signal, das auf einen optischen Träger moduliert wird.
Veröffentlichungsdatum: 16. Juni 2025