ixblue 2um鈮酸鋰電光調制器 測試光路圖

自由空間激光通信系統以大氣為傳輸介質(zhì)來(lái)傳輸激光信號，只要保證激光發(fā)射，接收端之間無(wú)遮擋路徑以及足夠高的光發(fā)射功率，就可以用來(lái)通信。它結合了光纖通信和射頻通信的優(yōu)點(diǎn)，還不需要鋪設光纖，傳遞信息量大，傳輸距離遠，易于保密等特點(diǎn)，具有廣闊發(fā)展前景和重要研究?jì)r(jià)值。

一、電光調制器

激光調制技術(shù)就是把想要傳遞的信息加載到激光輻射的技術(shù)，激光調制分為內調制和外調制兩種，內調制指加載調制信號在激光振蕩的過(guò)程中進(jìn)行，以調制信號的變化規律去改變振蕩的參數，從而改變激光輸出特性而實(shí)現調制。外調制指加載調制信號在激光形成后進(jìn)行，調制器處在激光諧振腔外部，當輸出激光通過(guò)它后就會(huì )調制。外調制不改變激光器本身的性能，而且，調制帶寬范圍更大，相對會(huì )受到人們重視的。

激光外調制的方法根據調制器原理不同常分為電光調制、聲光調制、磁光調制、直接調制等。在大功率、高速率的激光通信中，電光調制技術(shù)尤為常用，電光調制技術(shù)是實(shí)現大功率、高速率的激光通信的關(guān)鍵技術(shù)之一，從物理意義上說(shuō)，電光調制器并沒(méi)有利用任何的放大現象或非穩態(tài)現象，可以理解為無(wú)源元件，因而加上某些附屬電路和電源組成的電光調制驅動(dòng)器對電光調制器的使用起決定性作用。

二、鈮酸鋰電光調制器的工作原理

鈮酸鋰晶體具有一個(gè)三角晶體結構，有比較大的熱電、壓電、電光和光電常數等特性。鈮酸鋰晶體已廣泛應用于聲波轉換器、聲波遲緩器、聲波過(guò)濾器、光放大調制器等裝置。電光調制的物理基礎是電光效應，就是對鈮酸鋰晶體施加電場(chǎng)時(shí)，晶體的折射率發(fā)生改變的效應。有些晶體內部由于自發(fā)極化存在著(zhù)固有電偶極矩，當對這種晶體施加電場(chǎng)時(shí)，外電場(chǎng)使晶體中的固有偶極矩的取向傾向于一致或某種優(yōu)勢取向，因此必然改變晶體的折射率，即外電場(chǎng)使晶體的光率體發(fā)生變化。

電光晶體位于起偏鏡和檢偏鏡之間，在未施加電場(chǎng)時(shí)，起偏鏡和檢偏鏡相互垂直，自然光通過(guò)起偏鏡后被檢偏鏡擋住不能通過(guò)。施加電場(chǎng)時(shí)，光率體變化，光便能通過(guò)檢偏鏡。通過(guò)檢偏鏡的光的強弱由施加于晶體上的電壓的大小來(lái)控制，即通過(guò)控制電壓來(lái)實(shí)現對光強弱調制的目的。電光效應包括克爾效應和泡克耳斯效應。

波導電光調制器利用晶體介質(zhì)的泡克耳斯效應使介質(zhì)的介電張量產(chǎn)生微小的變化來(lái)產(chǎn)生相差，但由于波導調制器基本上只是對很小的包膜區施加外電場(chǎng)，將場(chǎng)限制在薄膜區附近，因此它需要的驅動(dòng)功率不是很大，波導電光調制器為了利用最大的電光系數，常使外加電場(chǎng)取Z向，為了避免雙折射效應，光波的偏振方向與外加電場(chǎng)一致，這樣不會(huì )出現非對角的張量變化，當工作模式為單模傳輸，可以不考慮模式間的耦合問(wèn)題。

常見(jiàn)的鈮酸鋰調制器主要是M-Z干涉儀型調制器，其工作原理是輸入光波經(jīng)過(guò)Y分束器時(shí)，光波能量被平均分配到上下兩個(gè)調制臂中，通過(guò)電信號產(chǎn)生的電場(chǎng)改變晶體的折射率，從而改變上下兩波導的相位，使其經(jīng)過(guò)Y形合束器時(shí)發(fā)生光的干涉，從而實(shí)現輸出端光強的0-1分布，實(shí)現對光波的調制。這種結構調制器對波長(cháng)依賴(lài)性小，具有很多優(yōu)點(diǎn)。

(a) M-Z型電光調制器

(b) 鈮酸鋰電光調制器示意圖

三、Ixblue 2um鈮酸鋰電光調制器測試及其產(chǎn)品參數

鈮酸鋰電光調制器測試光路實(shí)物圖

我們使用一臺上海筱曉的可調諧的2004m中紅外DFB激光器，2um的鈮酸鋰電光調制器，索雷博的探測器，EOT5000F探測器，泰克的信號發(fā)生器和示波器以及連接跳線(xiàn)若干，進(jìn)行測試調制器對光調制功能：

1.我們搭建以上光路，測量2004nm DFB激光器的輸出功率為1.6mW,然后連接到鈮酸鋰調制器的光輸入端，光輸出端連接到索雷博的功率計上，測量光功率輸出值為0.5mW。

2.然后把光輸出端連接至EOT5000F的探測器上，連接探測器到示波器上，再把鈮酸鋰調制器的RF端口連接到信號發(fā)生器上。

3.通過(guò)調節信號發(fā)生的波形，電壓幅值，頻率大小，在示波器上觀(guān)察調制的波形變化，結果如下所示：

給ixblue 2um鈮酸鋰調制器RF端加載正弦波

RF加載8V,50KHz的正弦波

RF加載8V,100KHz的正弦波

RF加載8V,1MHz的方波

給ixblue 2um鈮酸鋰調制器RF端加載三角波

RF加載8V,50KHz的三角波

RF加載8V,100KHz的三角波

RF加載8V,800KHz的三角波

我們通過(guò)調整鈮酸鋰調制器的RF加載波形的頻率電壓，電壓的增大，會(huì )使波形幅值增大一點(diǎn)，隨著(zhù)外加頻率的變大，調制器調制波形的頻率也隨著(zhù)越來(lái)越快，且不失真，可以很方便的對激光進(jìn)行調制，具有很好可靠性。

四、Ixblue 2um鈮酸鋰電光調制器產(chǎn)品信息

• 低驅動(dòng)電壓

• 背向光反射

• 獨立偏置電極

• 零啁啾

• 優(yōu)異的長(cháng)期穩定性

Ixblue 2um鈮酸鋰電光調制器參數：

產(chǎn)品應用：

• 脈沖產(chǎn)生

• 光纖傳感系統

• 模擬傳輸

• 激光雷達