半波電壓是鈮酸鋰電光調制器的重要指標之一。它指相位改變π所需要的電壓，通常用V_π表示。然而在光學中對光的相位的檢測一直是一個難點，因為相位不容易直接測得。因此通常把對相位的檢測轉化為對光強、頻率等容易直接測得物理參量的檢測。目前有幾種常用的半波電壓的測量方法，分別為光通信模擬法、倍頻調制法和極值測量法。

光通信模擬法是將調制信號轉換為聲音信號，在外調輸入處連接放音機，當調制的正弦信號被切斷時, 輸出信號通過功率輸出端口的揚聲器播放，音量由解調幅度控制，在直流電壓逐漸增大的過程中，聲音會出現兩次音量最小并失真的現象，這兩次電壓的差值即為所測量的半波電壓。該方法的優點是測量簡單，但是由于在測量過程中對于最小值的判斷過于粗糙，所以測量數據的精度不高。

倍頻調制法的基本原理是同時加載直流電壓和交流信號，當直流電壓調到輸出光強出現極值所對應的電壓值時，輸出的交流信號將出現倍頻失真，出現倍頻失真所對應的直流電壓之差即為半波電壓。

極值測量法的基本原理是不在相位調制器上加載調制信號, 只加載一個直流電壓，當逐漸改變所加載直流電壓的大小時，可以通過所設計的干涉儀光路的輸出光強的大小來判斷極值點，相鄰極大值和極小值所對應的直流電壓之差即為半波電壓。這種測量方法相對也比較簡便，但是對光源穩定性要求較高。

基于以上情況，北京波威科技有限公司給大家介紹幾種準確有效的鈮酸鋰調制器半波電壓測試方法，供大家參考。

1．利用鋸齒波測半波電壓

該方法適用于相位調制器和強度調制器低頻下半波電壓測試，測試原理如圖1所示。

圖1半波電壓測試系統原理圖

當在馬赫曾德干涉儀一個干涉臂上加載電場V(t)時，由于電光效應，輸入光場在該臂上產生相移φ(t)，對于輸入為E_in(t)的光場，總的輸出光場函數為：

Eout=Ein(t)cos【φ（t）】=Ein（t）cos【πv(t)/vπ】         （1）

式中，V_π是該臂上相位調制器的半波電壓。輸出光場隨電壓變化曲線如圖2所示，可以看出，正弦信號的半個周期對應的電壓變化量即為半波電壓。

圖2 馬赫曾德干涉儀輸出光場隨電壓的變化

馬赫曾德干涉儀——半波電壓測試方法與極值法不同的是，在相位調制器上加載的不是直流信號而是而是一個鋸齒波信號，這樣可以避免外界因素（如溫度變化、振動等）帶來的相位隨機變化的影響。用示波器同時跟蹤鋸齒波信號和輸出光信號。通過對比兩個信號的周期可以計算出半波電壓。這種方法避免了極值測量法中極值判斷的誤差，提高了測量精度。

假設相位調制器上加載周期為T₁的鋸齒波信號，輸出正弦信號的周期為T₂，示波器上可以檢測到如圖3所示的信號。則根據3.2節所述半波電壓公式（2），可以得出得出：

Vπ=VPP /2*（T1/T2）              （2） 

式中V_pp指鋸齒波的峰-峰值，即V_p+ - V_p-。

圖3 示波器輸出信號

2. 利用方波信號測半波電壓

該測試方法適用于強度調制器半波電壓測試，如果測試相位調制器，可以搭建MZ干涉系統測試。該方法原理圖如下：

圖4 方波信號半波電壓測試原理圖

注意事項：（1）調制器需先調節偏置點電壓使其工作在在線性區，且保證探測器工作在線性區；

                          （2）信號源輸出阻抗需與調制器射頻端阻抗匹配（50歐姆）。

按上圖連接好系統后方波信號Vpp逐漸加大，我們可以在示波器上看到方波信號幅值隨Vpp增加而增加，隨后達到最大值，繼續加大Vpp，示波器上顯示方波出現畸變，直至出現如圖5（c）情形，記錄Vpp值。

(a) Vpp=0               (b) Vpp加大                     （c）完全畸變

圖5 示波器輸出波形變化

  此時可根據以下公式計算射頻端半波電壓：

Vpi=Vpp/2                            (3)

注：如果信號源輸出為高阻態，實際加載到調制器上的電壓約為1/2*Vpp, 半波電壓應乘1/2。

以上兩種方法適合調制器低頻下半波電壓測試，高頻下半波電壓測試方法可以參考如下兩篇文獻，這里就不做詳細介紹。

1、魏正軍，等. 基于薩尼亞克光纖干涉儀的相位調制器半波電壓的測量方法[J]，光學學報，2011, 31(6).

2、賈喻鵬，等. 基于光譜分析的強度調制器半波電壓測量[J] ，北京工業大學學報，2015，41(12).