Az emberek egyre növekvő információigényének kielégítése érdekében az optikai szálas kommunikációs rendszerek átviteli sebessége napról napra növekszik. A jövő optikai kommunikációs hálózata egy ultra-nagy sebességű, ultra-nagy kapacitású, ultra-nagy távolságú és ultra-nagy spektrumhatékonyságú optikai szálas kommunikációs hálózat felé fog fejlődni. Az adó kritikus fontosságú. A nagysebességű optikai jeladó főként egy optikai vivőt generáló lézerből, egy moduláló elektromos jelgeneráló eszközből és egy nagysebességű elektrooptikai modulátorból áll, amely modulálja az optikai vivőt. Más típusú külső modulátorokkal összehasonlítva a lítium-niobát elektrooptikai modulátorok előnyei a széles üzemi frekvencia, a jó stabilitás, a magas kioltási arány, a stabil működési teljesítmény, a magas modulációs sebesség, a kis csipogás, a könnyű csatolás, az érett gyártástechnológia stb. Széles körben használják nagy sebességű, nagy kapacitású és nagy távolságú optikai átviteli rendszerekben.
A félhullámú feszültség az elektrooptikai modulátor rendkívül kritikus fizikai paramétere. Ez az elektrooptikai modulátor kimeneti fényintenzitásának megfelelő előfeszítő feszültség változását jelenti a minimumtól a maximumig. Nagymértékben meghatározza az elektrooptikai modulátort. Az elektrooptikai modulátor félhullámú feszültségének pontos és gyors mérése nagy jelentőséggel bír az eszköz teljesítményének optimalizálása és a készülék hatékonyságának javítása szempontjából. Az elektrooptikai modulátor félhullámú feszültsége magában foglalja az egyenáramot (félhullámú
(feszültség és rádiófrekvenciás) félhullámú feszültség. Az elektrooptikai modulátor átviteli függvénye a következő:
Köztük van az elektrooptikai modulátor kimeneti optikai teljesítménye;
A modulátor bemeneti optikai teljesítménye;
Az elektrooptikai modulátor beszúrási csillapítása;
A félhullámú feszültség mérésére szolgáló meglévő módszerek közé tartoznak a szélsőérték-generálási és a frekvenciakettőzési módszerek, amelyekkel a modulátor egyenáramú (DC) félhullámú feszültségét, illetve rádiófrekvenciás (RF) félhullámú feszültségét lehet mérni.
1. táblázat Két félhullámú feszültségvizsgálati módszer összehasonlítása
| Extrémérték-módszer | Frekvencia-duplázási módszer | |
| Laboratóriumi felszerelések | Lézer tápegység Intenzitásmodulátor tesztelés alatt Állítható egyenáramú tápegység ±15V Optikai teljesítménymérő | Lézer fényforrás Intenzitásmodulátor tesztelés alatt Állítható egyenáramú tápegység Oszcilloszkóp jelforrás (DC eltolás) |
| tesztelési idő | 20 perc() | 5 perc |
| Kísérleti előnyök | könnyen megvalósítható | Viszonylag pontos teszt Egyidejűleg képes DC félhullámú feszültséget és RF félhullámú feszültséget előállítani |
| Kísérleti hátrányok | Hosszú idő és egyéb tényezők miatt a teszt nem pontos Közvetlen utasteszt DC félhullámú feszültség | Viszonylag hosszú idő Olyan tényezők, mint a nagy hullámforma-torzítási ítélethiba stb., a teszt nem pontos |
A következőképpen működik:
(1) Szélsőérték-módszer
Az elektrooptikai modulátor egyenáramú félhullámú feszültségének mérésére a szélsőérték-módszert alkalmazzák. Először, a modulációs jel nélkül, az elektrooptikai modulátor átviteli függvény görbéjét az egyenáramú előfeszítő feszültség és a kimeneti fényintenzitás-változás mérésével kapjuk meg, majd az átviteli függvény görbéjéből meghatározzuk a maximum és minimum értékpontokat, és megkapjuk a megfelelő Vmax és Vmin egyenáramú feszültségértékeket. Végül a két feszültségérték közötti különbség az elektrooptikai modulátor félhullámú feszültsége Vπ=Vmax-Vmin.
(2) Frekvencia-duplázási módszer
A frekvenciakettőzési módszert alkalmazták az elektrooptikai modulátor RF félhullámú feszültségének mérésére. Az elektrooptikai modulátorhoz egyidejűleg adták hozzá az egyenfeszültségű számítógépet és az AC modulációs jelet, hogy beállítsák az egyenfeszültséget, amikor a kimeneti fényintenzitás maximális vagy minimális értékre változik. Ugyanakkor a kettős nyomvonalú oszcilloszkópon megfigyelhető, hogy a kimeneti modulált jel frekvenciakettőzési torzítást mutat. A két szomszédos frekvenciakettőzési torzításnak megfelelő egyenfeszültség egyetlen különbsége az elektrooptikai modulátor RF félhullámú feszültsége.
Összefoglalás: Mind a szélsőérték-módszer, mind a frekvenciakettőzési módszer elméletileg képes mérni az elektrooptikai modulátor félhullámú feszültségét, de összehasonlításképpen, az erőteljes érték módszer hosszabb mérési időt igényel, és a hosszabb mérési idő oka a lézer kimeneti optikai teljesítményének ingadozása és mérési hibák. A szélsőérték-módszernek kis lépésközzel kell letapogatnia az egyenáramú torzítást, és egyidejűleg rögzítenie kell a modulátor kimeneti optikai teljesítményét a pontosabb egyenáramú félhullámú feszültségérték elérése érdekében.
A frekvenciakettőzési módszer a félhullámú feszültség meghatározásának egy olyan módszere, amely a frekvenciakettőzési hullámforma megfigyelésével történik. Amikor az alkalmazott előfeszítő feszültség elér egy adott értéket, frekvenciaszorzó torzulás lép fel, és a hullámforma torzulása nem túl észrevehető. Szabad szemmel nem könnyen megfigyelhető. Ily módon elkerülhetetlenül jelentősebb hibákat okoz, és amit mér, az az elektrooptikai modulátor RF félhullámú feszültsége.