iXblue-相位調制器的帶寬測量

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

當相位調制器是通過鈦擴散Ti-diffusion制作出來的，其兩種偏振態，尋常光和異常光都可以在波導內傳輸。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，使得兩種偏振態可以形成干涉，產生可由高速光探測器檢測得到的強度調制，我們因此實現了偏振或雙折射干涉儀。

現在，如果用退火質子交換技術APE來制作的電光調制器，就不能直接實現上面鈦擴散調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制器。然而，這種干涉儀的熱不穩定性很難控制。因此，頻率響應會由于這些不穩定性而產生畸變。

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，可以使用可調諧濾波器。該濾波器必須在激光光源的波長范圍內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，純相位調制也可以表示為頻率調制。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制變為強度調制FM-IM，可由光探測器轉換成電信號。但前面提到的熱不穩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的線性區內的響應為：

最終的強度調制表示為：

最終產生的強度調制的振幅取決于頻率f、濾波器的δf、先前校準過的驅動電壓以及要確定的調制器的頻率響應。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所示的結果上，頻率響應高于65MHz。

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