Mach-Zehnder 调制器偏压控制介绍
Mach-Zehnder 调制器偏压控制介绍
此应用指南是为使用强度调制器的用户，介绍如何对于他们的调制器选择合适的RF和偏置电压。
简介 :
基于铌酸锂(LiNbO3 ) Mach-Zehnder波导的光学调制器提供多种特性 :
l 高调制速度(几十个GHz)
l 紧凑型
l 长时间稳定性
l 苛刻的使用环境
近20年来铌酸锂调制器被广泛的使用在通讯行业（几十万铌酸锂强度调制器已经被安装到全世界的光通讯网络中）。他们也常被使用在其他光子学应用中，例如：
l 光纤传感
l 光纤激光器
l 测量系统
l RoF….
原理–传输函数 :
铌酸锂强度调制器是基于Mach-Zehnder干涉仪，输入光被分成两路，然后重新汇合到输出端。由于两个光路经过的光程不同，产生相位差，从而导致输出端的光强变化。
LiNb03 铌酸锂强度调制器芯片
铌酸锂的晶体光学折射率被外部电场调制，外部电场通过电压施加在晶体的电极上，他们通常有两个电极，调制电极（也称RF电极）和DC直流电极（也称偏压电极）。
强度调制器的传输函数随施加的电压变化如下：
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注：
l Iout : 输出强度
l Iin: 输入强度
l Tmod : 器件的光学透过率
l Vπ: 调制器的半波电压
l Φ: 相位
铌酸锂强度调制器的传输函数
理论和实际：
当我们设计强度调制器的时候，尽量需要两条相等的光路，这样他们的相位差近乎零。然而，由于材料的均匀性，制造工艺等原因，两条光路总会略有不同，所以相位用来标注这个不同。
为了使调制器正常工作并得到想要的光调制信号，我们必须在调制器上施加正确的电压：一个调制电压（也称为RF射频电压），一个直流DC电压（也称为偏置电压）。
工作点：
调制器的工作点是指应该在传输曲线上哪个位置施加调制信号，它要根据应用来选择，请参考如下：
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数字通讯, NRZ 调制模式QUAD 数字通讯, DPSK 调制模式t MIN
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模拟调制 QUAD 脉冲产生 MIN
为什么需要偏置电压?
如上所述，Mach-Zehder干涉仪的两条光路不是完全的一样。另外，它的漂移还被温度和热量的变化，使用时间，光强效果，静电等影响，这将导致传输曲线在水平方向移动。当电调制信号施加在移动的工作点上，输出的光调制信号将完全被改变。
偏置电压施加在DC直流电极上是为了：
l 选择想要的工作点
l 补偿可能的调制器漂移并锁定工作点以得到稳定的输出光信号
偏置电压能够手动调节到希望的工作点上，当调制器由于其他原因而发生漂移时，偏置电压将必须再次被调节到新的工作点，所以手动调节也许可以在实验室这种稳定的环境条件下工作。
然而对于长时间的工作要求，特别是系统温度会发生变化时，自动偏置电压控制就变得特别重要，以保证施加正确的直流电压，锁定工作点使系统长时间的稳定工作。
调制器传输曲线的漂移以致工作点发生变化，如果偏置电压不被重新调节，输出光调制函数发生剧烈变化，不仅仅是振幅，频率也发生变化。
iXBlue 提供调制器偏置电压控制MBC 解决方案(Modulator Bias controller) : 台式机和工业用电路板，他们能锁定工作点及时内在和外在条件发生变化。
Left : MBC-DG-BT bench top bias controller
Right : MBC-DG-board OEM bias control board
调制信号:
一旦工作点选择后，并且施加合适的偏置电压，我们就能够施加调制RF信号到调制器的电极上。
这里再一次，调制信号的峰间振幅必须根据应用而选择。例如：
数字通讯, NRZ 调制模式 | Vπ |
数字通讯, DPSK 调制模式 | 2 x Vπ |
模拟调制 | < Vπ |
脉冲产生 | Vπ |
通常对于强度调制器Vπ是5V，他通常高于商用RF信号发生器的峰间电压。所以输入RF信号通常需要放大已达到应用所需要的驱动电压，这样的设备我们称之为调制器驱动去或放大器。
iXBlue 提供大量的调制器驱动器的选择，覆盖常见的应用：模拟，数字，脉冲，单倍或双倍Vπ调制, 10GHz/10Gb/s到40 GHz/40Gb/s
