万方数据
第３期湖南工业职业技术学院学报２０１０年
ｎ，＝ｎ：＝ｎ。＋△ｎ．＝ｎ。＋÷焉‰Ｅ（３）却ｅ／出≠０，则输出光信号的频率发生漂移；若孑％／ｄｔ２≠０·说明ｚ方向的外加电场作用在材料上，引起了ｘ和Ｙ方
向折射率的变化。折射率的变化与外加电压的比值和材料的 橙子去皮机
非线性系数有关，构成电光调制器时尽可能选取一些具有较高二阶非线性系数的材料，像ＬｉＮｂ０３，ＬｉＴａ０３，ＳＢＮ，目前常用
ＭＺ电光调制器的结构如图１所示，输入光波经过一个Ｙ
分支后变为两路，由于两臂所加电压不同，导致两臂由Ｐｏｃｋｅｔ
效应引入的折射率变化不同，再经过一个Ｙ分支将信号和为
一路输出。这是典型的ＭＺ干涉结构。输出的光功率可以由
两臂的电压共同控制。投票机
图１ＭＺ电光调制器的结构图
ＭＺ干涉结构在ＬｉＮｂＯ，称底上制成，两臂为波导结构，所
以可以制成较小的尺寸。在光波的传输方向上无电场，假设光
波沿Ｙ方向传播，则光电场振动方向可以沿ｘ方向或者ｚ方
向。依据ＴＭ模式光波电场的振动方向可以将ＬｉＮｂＯ，波导的
结构分为两种，如图２所示：（ａ）为ｘ切结构，（ｂ）为ｚ切结构。
ｓｉｎｇｎａｌｇｒｏｕｎｄ
ｇｒｏｕｎｄｓｉｇｎａｌｇｒｏｕｎｄ产鼍，甓罗一ｔｏｐｔｉｃａｌ
Ｌ—＇Ｘｗａｖｅｇｕｄｅ
（ａ）ｘ切结构（ｂ）Ｚ切结构
图２ＭＺ电光调制器的丽种结构
ｐｌ和Ｐ２分别为第一、第二个Ｙ分支的耦合比例，Ａ；为入射光波的复振幅，Ａ。为输出光波的复振幅，妒。和妒：为经过上下两臂引入的相位。则输出光波的复振幅可以表示为：＾。＝Ａｔ（∥可习；ｘｐ（ｔｐ。）＋石可ｊ》ｘｐ（仡））（４）
于克儒一般情况下Ｐ。＝Ｐ２＝１／２
Ａ。＝ｊＡｉｅｘｐ（．『半）咖（字）
吐唧ｃｊ＃Ｌ）ｊｅｘｐ（，’鼍≯）ｃｏｓ（仃（Ｕ一屹）
２ｖ．（５）式中ｅｘｐ（ｊｐＬ）ｊｅｘｐ（Ｊ掣）为相位部分，其中，ｅｘｐ（ｊｆｌＬ）ｊ为固定的相位，可以通过选择恰当的调制器臂长，使得肚＋仃／２＝２ｋ＇ｎ－，即此相位对调制器的输出光没有影响；ｅｘｐ（加（Ｖｉ＋ｎ）／（２ｖ．））为所加电压对相位的影响，可以看出此相位只与两臂电压之和有关。利用两臂电压之和可以控制调制器输出光的相位。令％＝丌（Ｖｌ＋ｖｙ２匕，ｖ为半波电压。％≠０，则两臂电压可以引入额外的相移；若１６则输出的光信号带啁啾。ｃｏ。仁二！￡１为两个电压对幅
、
２ｙ，／
值的影响，令ＡＶ＝Ｋ—Ｋ，若对输出信号光直接进行光电检测，则输出光功率Ｐｏ与输入光功率Ｐｉ的关系满足：
ｅｅ＝ＰｉＣＯｉｌ２（仃（Ｋ—Ｋ）／２匕）（６）归一化输出光功率随两臂电压差的变化关系如图３所示。
ｉｌｌ■矗■出光琦●■■■电压Ｉｔ的壁化羹一
图３归一化输出光功率随两臂电压差的变化关系
三、应用Ｍｚ电光调制器的主要调制格式的分析与仿真
利用Ｍｚ电光调制器的输出光功率以及光波相位和两臂电压的关系，可以产生多种信号调制的方式。一般来说，两臂电压中都包括直流分量和交流分量，假设‰为两臂电压的直流分量，Ｋ为两臂电压的交流分量，ｉ＝１，２，则：
Ｖｉ（ｔ）＝Ｈｏ＋Ｈ。（ｔ）（７．ａ）Ｋ（ｔ）＝‰＋％（ｔ）（７．ｂ）在强度调制中，一般选取Ｋ（￡）＋Ｋ（ｔ）＝０，两臂电压不产生附加的相移，只对输出功率产生影响。
（１）全频率归零码
ｙ
ＶＩｏ＝ｖ．／４时，ＶＩ。（ｔ）＝孚Ｃ０８（２１ＴＢｔ），Ｈ（ｔ）一Ｋ（Ｉ）＝匕／２＋Ｖ．／２ｅｏｓ（２百Ｂｔ），Ｂ为调制产生的光波包络变化率。此种情况对应着全频率归零码，两臂电压差在【０，匕】范围内变化，经过光电探测器检测的波形如图４所示，其中外加电场的频率ｆ＝４０ＧＨｚ，Ｂ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓ，与外加电压频率相同，所以称为全频率调制。ＴＦ硼。＝Ｉ／（２Ｂ），ＴＦＷＨＭ为脉冲的半高全宽。
图４全频率归零码波形图
（２）半频率调制
常见的半频率调制有半频率归零码和抑止载波（ＣＳＲＺ）的半频率归零码，假设Ｂ＝４０Ｇｂｉｔ／ｓ，则ｆ＝２０ＧＨｚ，其波形如图４
所示。图４（ａ）为半频率归零码波形，此种调制格式中，调制器万方数据
万方数据
盖革计数管
马赫-曾德尔电光调制器原理及其在光纤通信中的应用
作者：李佳， LI Jia
作者单位：湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙,410208；湖南工业职业技术学院信息工程系，湖南长沙,410208
刊名：
湖南工业职业技术学院学报
英文刊名：JOURNAL OF HUNAN INDUSTRY POLYTECHNIC
年，卷(期)：2010，10(3)
被引用次数：0次
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1.学位论文邓标华一种改进型MZ-LN电光调制系统的设计2006
电光调制(EOM)是高速光纤通信系统中的一个重要环节之一，分为电光内调制和电光外调制两种。电
光内调制主要是在电学上完成信号的调制和解调，用调制后的电信号(如电流)驱动半导体激光器(LD)发光，使其输出的激光携带有信息，再利用光纤进行传输；而电光外调制则是将电信号通过铌酸锂(LiNb03)晶体调制到激光光源上，再利用大气或者光纤作为媒质进行传输，在接收端通过对光信号的幅度、相位、频率解调来恢复原始电信号。由于电子渡越的速率瓶颈在10Gbps，所以随着光通信速率的提高，电光内调制技术受到了较大的挑战。高性能的光纤通信系统要求对直流激光源发出的激光施行外调制，激光的外调制具有的优点是高速率、大消光比、大光功率和消除半导体激光器内调制产生的光频率跳变的“啁啾”现象。
本文对电光外调制和脊形波导马赫-曾德尔(MZ：Mach-Zehnder)LN(LiNb03)晶体方案实现光调制进行了理论和实验研究，并进行了系统设计。论文在分析了电光调制器和电光调制系统研究现状的基础上，给出了电光调制系统的理论模型，并介绍了工作原理，分析了电光调制系统的关键技术指标，提出了基于MZ-LN电光调制系统的总体设计方案。
接着给出了电光调制器的理论模型，介绍了工作原理，提出了电光调制器的关键技术指标，并根据数值模型对影响各关键指标的因素进行了理论分析，在此基础上提出了对脊形波导MZ-LN电光调制器的优化设计方案。
然后对基于MZ-LN电光调制系统的关键部件进行了分析，并给出了选择方案。对高压电源和调制信号源及解调电路的要求及详细设计方案进行了论述。
最后给出了基于脊形波导MZ-LN电光调制系统的实验方案，并对关键指标进行了讨论和分析。对基于脊形波导MZ-LN电光调制系统进行了测试和实验，实验结果表明该系统满足设计要求。
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操口红下载时间：2011年2月28日
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