iXblue電光調制器高頻驅動器簡介

簡介 :

iXblue設計，生產和出品光學調制器給不同的應用領域，包括：光通訊，脈沖激光，光纖傳感，射頻光纖模塊(RoF)，每種應用使用不同的調制方式： 

·         光通訊通常需要數字調制。例如，非歸零碼(NRZ)的0和1編碼的長時間隨機分布

·         脈沖激光需要周期性的脈沖產生，可產生占空比低的短的方形波或任意波形。 

·         射頻光纖模塊(RoF) 和雷達信號需要模擬調制，信號需要在載波上呈現任意振幅變化

所有上述調制信號均來自特定的電子信號發生器，光學調制器需盡可能的無變化的轉化這些電子信號到光學信號。 

我們的光學調制器一般分為3個主要的系列：

 ·         馬赫－曾德爾(Mach-Zehnder) 振幅調制器,

·         相位調制器

·         I&Q 調制器(兩個平行的Mach-Zehnder調制器嵌入一個合路內)

 這些調制器都通過他們的半波電壓Vp表征。對于振幅調制器，它表示從開至關狀態所需要的電壓。對于相位調制器，它是要得到一個p相位變化的必須的電壓。通常V_p是指要得到最大動態范圍調制所需的電壓，調制器V_p電壓一般在4-6V。

大多數測試設備和信號發生器所能提供的電壓遠低于這個數值。偽隨機碼序列發生器(PRBS)或者任意波形發生器(AWG)輸出峰間電壓(peak-to-peak)范圍在400-1000mV。如果直接施加到調制器上，這樣低的電子信號會降低的調制器的調制效率和動態范圍，并且信噪比很差。因此，通常在施加到調制器電極前，必須放大電子信號使得達到最佳振幅，這就是調制器高頻驅動器的作用。

 調制器驅動器介紹：

調制器驅動器是高寬帶放大器，基于砷化鎵(GaAs)技術和分布式放大器拓撲的單片微波集成電路(MMIC)，用于驅動調制器使之工作在最高性能的條件下。iXblue設計的放大器，特別注意封裝，這是為了優化散熱功能和避免內部共振頻率，機械設計允許這些模組更容易連接iXblue調制器。為了易于使用和安全，一個+12V直流電壓驅動放大器，另外一個V_amp電壓用于細調放大器增益。

強烈建議選擇iXblue散熱片用于驅動器散熱，過高的溫度，驅動器的的性能和壽命會直線下降

RF連接頭根據速率或帶寬(BW)不同而選擇，我們的驅動器有：

·           SMA接口，用于BW ≤ 12.5 GHz

·           2.92 mm / K接口，用于BW 12.5-30 GHz

·           1.85 mm / 2.4 mm /V接口，用于BW>40 GHz或40 Gb/s的數據傳輸.

DR-AN-20-MO 20 GHzanalog modulator driver

下一篇章將提供更多信息，關于iXblue四種主要的調制器驅動器的詳細介紹和不同應用。

DR-DG-XX-MO-NRZ 系列：

DR-DG系列模塊是數字驅動器，他們主要的應用是光纖數字通訊，其中非回零碼(NRZ)是最通用的調制模式。

典型的數字調制設置 

增益

DR-DG-XX-MO系列驅動器允許放大一個輸入信號從0.5V峰間電壓到6V峰間電壓。這樣的電壓適合驅動調制器的半波電壓Vp。電壓放大系數是12。注：電壓增益表示用dB表示是10.5dB，功率增益表示是21dB，增益可通過外部電壓調節。

 帶寬

XX的數值代表帶寬，單位GHz，對應數據速率: 10, 20, 28 or 44Gb/s. DR-DG-XX-MO有較高的截止頻率對應所需數據速率 (10 GHz for 10 Gb/s)，截止頻率的上限要求不小于0.8倍的數據速率，下限要求越低越好，為了能傳輸低頻的信號（長周期0和1數據），通常50KHz,。

所有iXBlue驅動器是交流耦合(AC-coupled)，他們不傳輸和放大任何直流或超低頻率信號。內部隔直器(DC-block)避免驅動器輸出連續的偏置電壓。這樣，平均的電壓輸出永遠是零。對于一個6V的峰間電壓，最大電壓是+3V，最小是-3V。

頻率10 Gb/s，峰間電壓Vp的電子信號施加到調制器上，產生高信噪比的10 Gb/s非歸零碼光信號 

飽和：

“MO”意思是中等輸出電壓，驅動器內放大器的飽和電壓匹配調制器所需的工作峰間電壓（大約等于調制器的半波電壓）。當輸入方波調制信號時（上圖），它保證調制器輸出信號的全部動態范圍，避免過載，和極高品質因子及信噪比。

其他參數：:

對于DR-DG系列, 其他特征參數例如：上升/下降時間，信噪比，峰間抖動和RMA抖動。 

iXblue驅動器產品手冊提供詳細的技術信息，例如：電子帶寬，回損，輸出電壓隨V_amp，眼圖實例等。

DR-DG-XX-HO-NRZ系列

DR-DG-XX-HO系列驅動器是特別給數字通訊所涉及，他們不同于MO系列，能輸出更高的峰間電壓。HO意思是高電壓輸出(High Output)。

高速率的光纖通訊調制方式(DPSK,DQPSK&QPSK)需要峰間電壓兩倍于調制器的半波電壓Vp。如果調制器的半波電壓Vp是6V，那么驅動器所需的輸出峰間電壓則要達到12V。為了這種應用，驅動器必須集成3級高輸出功率MMIC。

頻率20Gb/s，峰間電壓2Vp的電子信號施加到調制器上，產生高信噪比的40 Gb/s DPSK光信號

相比DR-DG-XX-MO, HO系列的線性增益是MO系列2倍（功率6dB），HO驅動器的增益一般是29dB ，飽和功率可達+26dBm。因此，驅動器的散熱能力將變得非常苛刻，散熱片是必須配備的。

DR-AN-XX-MO系列：

DR-AN-XX-MO系列驅動器適用于模擬調制。在這種應用中，輸入信號可能是任意振幅和頻率，驅動器和調制器的匹配要保證不對信號產生畸變和加入額外噪聲。為此，放大器必須有較高的飽和值，就是說它必須完美的重現和放大輸入信號，以避免從調制器輸出的光信號發生畸變。

模擬電子信號< Vp峰間電壓作用于調制器上，重現輸出光信號 

DR-AN系列關注的是優化驅動器的線性區和1dB壓縮點(P_1dB)，而DR-DG系列關注的是輸出信號交叉點，信噪比和抖動。

DR-AN-XX-MO系列的1dB壓縮點是大約+23dBm, 高于調制器全部調制(Vp)所需的功率。這保證高的動態范圍和優化的線性區。之后，調制器的非線性效應將是調制器性能的唯一限制參數。

目前從信號源發出的信號通常非常弱，電子信號必須要經過放大，因此模擬放大器必須擁有高的增益，一般30dB，這是遠大于DR-DG系列的。DR-AN系列驅動器的截止頻率的下限通常也高于DR-DG系列的50KHz，上升到100KHz。

DR-PL-XX-MO系列：

脈沖調制需要特殊的驅動器，DR-PL系列是專門設計為了這種應用的。 

峰間電壓Vp的電子脈沖信號施加到調制器上，產生高消光比的光脈沖信號

DR-PL系列驅動器是特殊設計為了放大弱電子脈沖信號到調制器所需的峰值Vp，典型的應用通常需要產生高消光比的光脈沖信號。這需要DR-PL驅動器盡量保持方形波的形狀，完美的轉化脈沖寬度和占空比，甚至極低的占空比。這需要通過特殊設計的MMIC，才能得到足夠的增益，而同時不產生抖動和過載，及飽和。

截止頻率的下限優化要求達到非常低的脈沖重復頻率，這對特殊應用例如脈沖包(pulse burst)特別有用。DR-PL的上升/下降沿通常達到40ps，這允許我們產生非常短的光學脈沖0.1ns至100ns。