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iXblue-相位調(diào)制器的帶寬測量

作為“電光調(diào)制器常見參數(shù)定義”的補充，本應用指南回顧了測量鈮酸鋰相位調(diào)制器電光帶寬S21的不同方法。詳細介紹了鑒頻技術(shù)，它可以表征所有相位調(diào)制器的頻率響應，無論采用何種技術(shù)（Ti-diffusion或APE）制作出的波導，相位調(diào)制器的電光帶寬測量都不能像強度調(diào)制器那樣簡單-其頻率響應可以由網(wǎng)絡分析儀直接給出。

當相位調(diào)制器是通過鈦擴散Ti-diffusion制作出來的，其兩種偏振態(tài)，尋常光和異常光都可以在波導內(nèi)傳輸。在這種情況下，可以在波導的輸入端，以相對兩個正交偏振主軸45°的偏振光入射，然后在輸出端以驗偏器平行或垂直于偏振主軸對準，使得兩種偏振態(tài)可以形成干涉，產(chǎn)生可由高速光探測器檢測得到的強度調(diào)制，我們因此實現(xiàn)了偏振或雙折射干涉儀。

現(xiàn)在，如果用退火質(zhì)子交換技術(shù)APE來制作的電光調(diào)制器，就不能直接實現(xiàn)上面鈦擴散調(diào)制器帶寬的測量方法。最簡單的解決方案是在光纖馬赫-曾德M-Z干涉儀的一個臂上加入相位調(diào)制器。然而，這種干涉儀的熱不穩(wěn)定性很難控制。因此，頻率響應會由于這些不穩(wěn)定性而產(chǎn)生畸變。

第三種方法是法布里-珀羅干涉儀，其具有高分辨率，與探測帶寬匹配的自由光譜范圍和與所用波長匹配的反射鏡，可以測量不同射頻電信號頻率下的貝塞爾函數(shù)邊帶的振幅。這種有效的方法需要外接射頻放大器向電光調(diào)制器施加高強度的電信號，以獲得足夠的光信號強度輸出。因此，校準更為復雜，分辨率在任何情況下都低于其他方法，精度也受到光探測器動態(tài)范圍的限制。

鑒頻(Frequency discrimination)方法：

頻率鑒別(Frequency discrimination)用于啁啾測量。它只是在調(diào)制器的輸出端引入一個光學濾波器。為了該濾波器的頻率響應與所用激光器的相匹配，可以使用可調(diào)諧濾波器。該濾波器必須在激光光源的波長范圍內(nèi)具有近似線性的斜率，比如，高斯濾波器是在傳輸峰值一半的位置。可以證明，純相位調(diào)制也可以表示為頻率調(diào)制。頻率偏移的幅度與頻率成正比。頻率越高，掃描的頻率范圍越寬。

濾波器斜率引入的強度變化將頻率調(diào)制變?yōu)閺姸日{(diào)制FM-IM，可由光探測器轉(zhuǎn)換成電信號。但前面提到的熱不穩(wěn)定性限制了這種方案的使用。然而，通常可用帶寬為1nm的可調(diào)諧濾波器可用于此設置。

下圖是鑒頻法的常見實驗設置

光電場相位調(diào)制可用下面公式表示：

如果我們僅僅考慮相位項，那么它可以通過下面公式表示：

在激光中心波長附近f0的頻率變化可以表示為：

光學濾波器在帶寬δf的線性區(qū)內(nèi)的響應為：

最終的強度調(diào)制表示為：

最終產(chǎn)生的強度調(diào)制的振幅取決于頻率f、濾波器的δf、先前校準過的驅(qū)動電壓以及要確定的調(diào)制器的頻率響應。重要的一點是，必須工作在小信號模式以適應信號Vo的振幅。調(diào)制器的電光響應S21必須用頻率f歸一化。頻率越高，精度越高。在圖5所示的結(jié)果上，頻率響應高于65MHz。

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