电光调制器分析.ppt

波导电光调制器 波导电光调制器也是利用晶体介质的泡克耳斯效应使介质的介电张量产生微小的变化来产生相差，但由于波导调制器基本上只是对很小的包膜区施加外电场，将场限制在薄膜区附近，因此它需要的驱动功率比体调制器要小一到两个数量级。具体到波导电光调制器来说，为了利用最大的电光系数，常常使外加电场取 z 向，为避免双折射效应，光波的偏振方向与外加电场一致，这样不会出现非对角的张量变化，当工作模式设计为单模传输，可以不考虑模式间的耦合问题。 波导电光相位调制器 M-Z 干涉仪式调制器 M-Z 干涉仪式调制器结构：输入光波经过一段光路后在一个Y分支处，被分成相等的两束，分别通过两个光波导传输，光波导是由电光材料制成的，其折射率随外加电压的大小而变化，从而使两束光信号到达第二个 Y 分支处产生相位差。若两束光的光程差是波长的整数倍，两束光相干加强；若两束光的光程差是波长的 1/2，两束光相干抵消，调制器输出很小。因此通过控制电压就能对光信号进行调制。 M-Z 干涉仪式调制器 在 M-Z 干涉仪式调制器中，调制带宽受到光波速度和电微波或毫米波速度之差、电极特征阻抗和电极传播损耗的限制，尤其是光波和电毫米波之间的速度匹配和微波衰减是影响行波调制器性能的两个关键问题。目前可通过对行波电极构形的设计来解决这两个问题。如采用 Z 切不对称条状线（ASL）电极构形可比其它电极构形有更好的阻抗匹配，从而减小损耗；或采用 Z 切共面波导（CPW）电极，可获得更低的驱动功率，也可提供较好的阻抗匹配。 M-Z 干涉仪式调制器 在MZ干涉仪型强度调制器中，为了提高其调制深度及降低插入损耗，必须采取以下措施： ① 分支张角不宜太大（一般为1?左右），因为张角越大，辐射损耗越大。 ② 波导必须设计成单模，防止高阶模被激励。 ③ 波导和电极在结构上应严格对称，使两个调相波的固定相位差等于零。 此外，电光波导强度调制器还有走向耦合调制器、折射率分布调制器、电光光栅调制器等类型。 电光调制器 CONTENTS 1 电光调制 2 电光效应 3 电光调制的主要方式 4 电光调制器的分类与应用 目录 5 总结 调制器和开关 在许多情形中，根据输入和输出端口的安排以及光波与控制电信号之间相互作用的强度，同一个器件既可以起调制器的作用，又可以具有开关的功能。在设计或评价调制器和开关时，有许多相同的因素需要加以考虑，因而合在一起讨论。 调制器：器件的主要功能是通过暂时改变光波的某一特性而将信息加载到光波上。 开关：改变光线的空间位置，或者是将光导通或断开。 电光调制 电光调制：将电信息加载到光载波上，使光参量随着电参量的改变而改变。光波作为信息的载波。 对光场的幅度、频率、相位等参数，均可进行调制。 性能优良的调制器必须具备：高消光比、大带宽、低啁啾、低的偏置电压。 电光调制器的主要参数有：半波电压、特性阻抗、调制带宽、调制深度（调制效率）、透过率、消光比、插入损耗、品质因数等。 电光调制 半波电压：是指调制器从关态到开态的驱动电压。 调制带宽：强度调制的调制带宽反映了器件工作的频率范围，它的定义是调制深度落到其最大值的50%所对应的上下两频率之差。调制带宽是量度调制器所能使光载波携带信息容量的主要参数。 特性阻抗：要获得好的特性阻抗就要减小电极和波导材料的电容。 透过率：调制器的输出光与输入光之比称为透过率。 消光比：消光比是衡量电光开关性能的指标。消光比越大越好，因为切断时通过的光越小，切开效果越好。 插入损耗：插入损耗是反映调制器插入光路引起光功率损耗程度的参数。对于外部调制器而言，必须保证器件的插入损耗最小。 品质因数：即驱动电压与电极长度的乘积。 电光效应 电光调制的物理基础：电光效应 电光效应：当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制。 电光效应包括克尔效应和泡克耳斯效应。 外加电场时晶体的折射率是电场E的函数，可表示为 或 线性电光效应 （Pockels效应） 二次电光效应（Kerr效应） 电光效应 折射率椭球 在晶体未加外电场时，主轴坐标系中折射率椭球的方程为： x，y，z为介质的主轴方向，在晶体内沿着主轴方向的电位移D和电场强度E是互相平行的； n1、n2、n3为折射率椭球x，y和z方向的折射率(主折射率)。 折射率椭球方程可以描述光波在晶体中的传播特性。 电光效应 克尔效应： 玻璃板在强电场作用下具有双折射性质，称克尔效应。内盛某种液体的玻璃盒子称为克尔盒，盒内装有平行板电容器，加电压后产生横向电场。无电场时液体为各向同性，光不能通过。存在电场时液体具有了单轴晶体的性质，光轴沿电场方向，此