Mach-Zehnder 調制器偏壓控制介紹
Mach-Zehnder 調制器偏壓控制介紹
此應用指南是為使用強度調制器的用戶，介紹如何對于他們的調制器選擇合適的RF和偏置電壓。
簡介 :
基于鈮酸鋰(LiNbO3 ) Mach-Zehnder波導的光學調制器提供多種特性 :
l 高調制速度(幾十個GHz)
l 緊湊型
l 長時間穩定性
l 苛刻的使用環境
近20年來鈮酸鋰調制器被廣泛的使用在通訊行業（幾十萬鈮酸鋰強度調制器已經被安裝到全世界的光通訊網絡中）。他們也常被使用在其他光子學應用中，例如：
l 光纖傳感
l 光纖激光器
l 測量系統
l RoF….
原理–傳輸函數 :
鈮酸鋰強度調制器是基于Mach-Zehnder干涉儀，輸入光被分成兩路，然后重新匯合到輸出端。由于兩個光路經過的光程不同，產生相位差，從而導致輸出端的光強變化。
LiNb03 鈮酸鋰強度調制器芯片
鈮酸鋰的晶體光學折射率被外部電場調制，外部電場通過電壓施加在晶體的電極上，他們通常有兩個電極，調制電極（也稱RF電極）和DC直流電極（也稱偏壓電極）。
強度調制器的傳輸函數隨施加的電壓變化如下：
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注：
l Iout : 輸出強度
l Iin: 輸入強度
l Tmod : 器件的光學透過率
l Vπ: 調制器的半波電壓
l Φ: 相位
鈮酸鋰強度調制器的傳輸函數
理論和實際：
當我們設計強度調制器的時候，盡量需要兩條相等的光路，這樣他們的相位差近乎零。然而，由于材料的均勻性，制造工藝等原因，兩條光路總會略有不同，所以相位用來標注這個不同。
為了使調制器正常工作并得到想要的光調制信號，我們必須在調制器上施加正確的電壓：一個調制電壓（也稱為RF射頻電壓），一個直流DC電壓（也稱為偏置電壓）。
工作點：
調制器的工作點是指應該在傳輸曲線上哪個位置施加調制信號，它要根據應用來選擇，請參考如下：
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數字通訊, NRZ 調制模式QUAD 數字通訊, DPSK 調制模式t MIN
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模擬調制 QUAD 脈沖產生 MIN
為什么需要偏置電壓?
如上所述，Mach-Zehder干涉儀的兩條光路不是完全的一樣。另外，它的漂移還被溫度和熱量的變化，使用時間，光強效果，靜電等影響，這將導致傳輸曲線在水平方向移動。當電調制信號施加在移動的工作點上，輸出的光調制信號將完全被改變。
偏置電壓施加在DC直流電極上是為了：
l 選擇想要的工作點
l 補償可能的調制器漂移并鎖定工作點以得到穩定的輸出光信號
偏置電壓能夠手動調節到希望的工作點上，當調制器由于其他原因而發生漂移時，偏置電壓將必須再次被調節到新的工作點，所以手動調節也許可以在實驗室這種穩定的環境條件下工作。
然而對于長時間的工作要求，特別是系統溫度會發生變化時，自動偏置電壓控制就變得特別重要，以保證施加正確的直流電壓，鎖定工作點使系統長時間的穩定工作。
調制器傳輸曲線的漂移以致工作點發生變化，如果偏置電壓不被重新調節，輸出光調制函數發生劇烈變化，不僅僅是振幅，頻率也發生變化。
iXBlue 提供調制器偏置電壓控制MBC 解決方案(Modulator Bias controller) : 臺式機和工業用電路板，他們能鎖定工作點及時內在和外在條件發生變化。
Left : MBC-DG-BT bench top bias controller
Right : MBC-DG-board OEM bias control board
調制信號:
一旦工作點選擇后，并且施加合適的偏置電壓，我們就能夠施加調制RF信號到調制器的電極上。
這里再一次，調制信號的峰間振幅必須根據應用而選擇。例如：
數字通訊, NRZ 調制模式 | Vπ |
數字通訊, DPSK 調制模式 | 2 x Vπ |
模擬調制? | < Vπ |
脈沖產生? | Vπ |
通常對于強度調制器Vπ是5V，他通常高于商用RF信號發生器的峰間電壓。所以輸入RF信號通常需要放大已達到應用所需要的驅動電壓，這樣的設備我們稱之為調制器驅動去或放大器。
iXBlue 提供大量的調制器驅動器的選擇，覆蓋常見的應用：模擬，數字，脈沖，單倍或雙倍Vπ調制, 10GHz/10Gb/s到40 GHz/40Gb/s
