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使用LiNbO3调制器和匹配元件的模拟应用
神科仪购网/SNKOO-eGo / 2017-04-17

Mach-Zehnder调制器(MZM)的主要调制格式



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介绍 

iXBlue 光子学开发和生产:

•模拟光学LiNbO3调制器显示减少的二次谐波失真。

•高增益和宽带GaAs MMIC驱动放大器。

•无抖动调制器偏置控制器。

Photline MXAN光模拟调制器系列专用于高性能模拟应用和微波

载波光调制通信和信号处理系统。

   

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模拟光调制                                                           

 

•应用

   •模拟光纤通信系统或光纤无线电(RoF)

•要求

    •高频传输

    •低损耗

    •低色散

    •高性能调制系统

    •高线性度:调制输出光信号与输入电压信号严格成比例         

•国防市场

    •通信,情报,调查(ISR)和电子战

    •民间市场

 •移动通信,机场雷达,内部和内部卫星通信

模拟调制和信号失真

 

   •模拟调制系统:忠实地恢复输入的电信号=无失真调制。

•问题:调制传递功能(MTF)在总范围内不能完全线性。

•根据调制原理,非线性可以是被动或动态的。

•特别注意二,三阶失真,复合三拍(CTB)。

•模拟通信系统的主要参数:

   •获得链接

   •SFDR(无杂散动态范围)

   •压缩点

   •截取点 






直接调制激光二极管与外部调制

•考虑到光功率特性对驱动电流的影响,激光二极管的注入电流的直接调制

应该产生线性调制。

•直接调制简单,性价比高。

•然而线性度仅适用于准静态。

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演示:激光二极管的动态调制和非线性度 

DFB激光二极管的时间依赖耦合速率方程

•MTF仅在低频时才是线性的

•线性度评估必须考虑激光二极管的动态特性



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n(t): 空腔中的载体数量       

P(t): 光子数

ν(t): 光频率

I: 当前(A) 

V: 腔体积

e: 电子的电荷 

αH: 亨利系数


 : 限制系数                          

go: 光学增益 

No: 载体密度在透明度

ε: 增益压缩系数

τn: 载体寿命

τp: 光子寿命

β: 自发发射耦合



外调制与直接调制之间的仿真与比较


DFB激光动态响应                                                    

•输出调制光功率的高失真。

•二阶和三阶失真。


DFB激光器的直接调制:10GHz的示例

Mach-Zehnder动态响应

•MTF是施加电压的正弦。

•当偏置为-π/2时,仅发生三次谐波失真

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铌酸锂光调制器


描述                                                            

•集成在铌酸锂基片中的光波导电路。

•包括由Mach-Zehnder干涉仪的两个平行的直波导光学臂连接的输入

 和输出Y分路器。  

•CPW相位匹配和行进微波电极。

•分离直流电极。

•输入和输出单模偏振维持(PM)光纤。

•光调制器=电-光转换器

•光电检测器=光电转换器

                  

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C&L带中的模拟调制器MXAN-LN

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参数                             

    单位    

       典型的    

半波电压直流端口VπDC

V

     6

半波电压直流射频端口VπRF

V

3; 5           

插入损耗IL

dB

2,5 ; 4

静态消光比 SER (dB) (> 25 dB)

dB

> 25

光回波损耗 ORL

dB

> 45

极化消光比 PER

dB

> 28

电光带宽 : E-O S21 @-3dB

GHz

> 15 ; > 32

电气回路损耗 ERL S11 (> 12 dB)

dB

> 12

谐波抑制

dB

> 60

SFF 包装小足迹

mm

< 85







优点因

•优点因素(FoM)是模拟调制器的有趣特征。

•考虑到工作载波频率下的有效半波电压Vπeff和器件的插入损耗α的权衡参数。

•为给定的输入激光功率定义了在调制器输出端的调制边带的电/光/电功率转换效率。

                      FoM = (10 -α/10 / Vπeff)2

•例如与MXAN-LN-40:

         Vπ = 5 V @ DC & Vπeff=7 V @ 35 GHz

         BW = 35 GHz @ -3 dB

         FoM (35 GHz) = 1.1 x 10-2    α = 2.6 dB

 

了解调制器特性,评估您的模拟光纤链路性能


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表征


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一系列iXblue模拟光学幅度和相位调制器



产品             

描述                                           

MXAN-LN-10

  C+L 波段 10 GHz 模拟强度调制器

MXAN-LN-20

  C+L 波段 20 GHz 模拟强度调制器

MXDO-LN-20 

 C+L 波段 20 GHz 模拟双路输出强度调制器

MXAN-LN-40

 C+L 波段 40 GHz 模拟强度调制器

MXIQER-LN-40

 C+L 波段 20 GHz IQ & CS-SSB 调制器

MPZ-LN-20 

 C+L 波段 20 GHz 相位调制器

MPZ-LN-40

 C+L 波段 40 GHz 相位调制器




数字驱动放大器vs模拟驱动放大器:差异和相似之处 

•需要一个微波调制器驱动放大器来调整输入信号的电平(典型值为500 mVpp)到

光调制器的半波电压(Typ 5 Vpp)

•典型增益20 dB

•对于开关键控(OOK)通信,数字驱动器放大器仅需要显示有限的响应,其中饱

和摆幅电压恰好符合光调制器的Vπ

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模拟调制器驱动放大器 

•模拟调制器驱动器是GaAs MMIC分布式放大器,显示光调制器的峰 - 峰摆幅电

压>>Vπ的饱和度。

•驱动器放大器本身必须在输出电压的全动态范围内显示高线性度。

•在这种情况下,调制器的MTF的正弦形状是三次谐波失真的唯一来源。

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模拟调制器驱动放大器


iXBlue 光子学产生模拟驱动器。 Photline DR-AN系列     

显示以下表现

        •带宽> 20 - 30 GHz 

        •输出摆幅电压9 - 12 V 

        •增益18 - 30 dB


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一系列iXblue模拟调制器驱动放大器



产品                     

描述                                       

DR-AN-10-MO

10 GHz 模拟材料输出电压驱动模块

DR-AN-10-HO

10 GHz 模拟高输出电压驱动模块

DR-AN-20-MO

20 GHz 模拟材料输出电压驱动模块

DR-AN-20-HO

20 GHz 模拟高输出电压驱动模块

DR-AN-40-MO

40 GHz 模拟材料输出电压驱动模块

DR-AN-28-MO

28 GHz 模拟材料输出电压驱动模块



模拟调制器偏置控制器

iXBlue光子学开发和生产 

•用于模拟应用的调制器偏置控制器

•Photline MBC-AN的无抖动反馈环路允许调制器的静态相移

和固定值保持不变。

•图形用户界面允许监视偏置控制器参数和调制器的传输。



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设置

•测量和比较激光源光功率和调制器输出光功率。

•电子反馈环路提供偏置电压以补偿MZM的任何相位漂移。

•将固定位置(-π/ 2相移)上的调制器传递功能的工作点维持在最小化

二次谐波失真的作用。

•在运行期间,可以启动使用PC采集数据以监视输出光功率和偏置电压。

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表征 

•工作条件:MXAN和MBC-AN在工作状态下进行了温度测试。

•通过温度步骤进行跟踪。 每个温度步骤的持续时间为每个2小时。 

温度步骤:-40℃,-30℃,0℃,+ 20℃,+ 40℃,+ 85℃


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模拟调制器偏置控制器



产品

描述

MBC-AN板

台式或板式用于模拟应用的调制器偏置控制器

正交工作点无抖动操作USB遥控扩展波长范围

模拟调制器,线性RF潜水员和无抖动偏置控制器的单个封装外壳共同集成

OPT-PD / TAP

具有可用于800nm,1000nm,1310nm,1550nm,2μm的光电二极管的分接耦合器



结论

•铌酸锂技术是光学调制器(相位和幅度)制造的成熟可靠技术。

•通过实现的资格步骤,iXblue调制器(Photline MX-AN)可以在空间和防御中找到应用。

•工业级控制制造工艺。

•灵活性与架构和设计。

•解决模拟复杂调制问题的许多解决方案:DSB,SSB,CS-SSB。

•从近红外(780nm)到电信波长(1310nm和1550nm)到中红外(2000nm)的任何波长的可用技术。

•MMIC GaAs分布式驱动放大器(Photline DR-AN)旨在实现入射信号和光调制之间的最佳耦合和相互作用。

•具有无抖动原理的偏置控制器(Photline MBC-AN)允许在四(-π/ 2)处进行调制以达到最佳线性度,并最小化二阶谐波失真。


文章来自ixblue

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