體電光調(diào)制器可用于各種應(yīng)用。 它們可以輕松調(diào)制高達(dá) 10 千兆赫茲的光信號(hào)的幅度或相位菠赚。 體調(diào)制器非常適合具有高光功率或?qū)捁庾V帶寬要求的應(yīng)用脑豹。 了解這些調(diào)制器的工作原理以及如何使用它們將使您能夠以有效和準(zhǔn)確的方式進(jìn)行測(cè)量并開(kāi)發(fā)您的系統(tǒng)。
電光調(diào)制器的實(shí)際用途和應(yīng)用（三）
寬帶調(diào)制器
調(diào)制器設(shè)計(jì)用于在從直流到大約 100 MHz 的寬帶寬內(nèi)調(diào)制線性偏振光的幅度或相位衡查，驅(qū)動(dòng)電壓相對(duì)較低瘩欺。在這個(gè)頻率范圍內(nèi)這些器件的電輸入阻抗主要由電光晶體的電容決定。該電容范圍從 4104 型調(diào)幅器的 10 pF 到 4002 和 4004 型相位調(diào)制器的 30 pF峡捡。信號(hào)發(fā)生器和頻率合成器通常具有 50Ω 的輸出阻抗击碗，并且未針對(duì)驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載進(jìn)行優(yōu)化。然而们拙，由于 30 pF 是一個(gè)相當(dāng)小的電容稍途，因此大多數(shù)信號(hào)發(fā)生器在低頻 (<10 MHz) 和小信號(hào)電平下都是足夠的驅(qū)動(dòng)器。為驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載而優(yōu)化的高壓放大器也可用于有效驅(qū)動(dòng)調(diào)制器砚婆。
在高頻下械拍，傳輸調(diào)制信號(hào)的電纜和調(diào)制器之間的阻抗不匹配會(huì)導(dǎo)致一部分射頻信號(hào)反射回信號(hào)源。8 在信號(hào)源和調(diào)制器之間插入一個(gè)定向耦合器装盯，如圖 4 所示坷虑，可用于將反射功率重定向到匹配的終結(jié)器，從而保護(hù)信號(hào)源埂奈。用與調(diào)制器輸入并聯(lián)的 50W 負(fù)載端接驅(qū)動(dòng)調(diào)制器的線路是改善系統(tǒng)阻抗匹配的簡(jiǎn)單方法迄损。在相位調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)頻率大于 100 MHz 和幅度調(diào)制器的驅(qū)動(dòng)頻率大于 200 MHz 時(shí)，此端接產(chǎn)生的 RC 極dian將使對(duì)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的響應(yīng)每十倍頻降低 20 dB账磺。由于調(diào)制器消耗的功率較小芹敌，因此選擇的所有終端器的額定值都必須能夠處理信號(hào)源或功率放大器的Z大功率輸出，這一點(diǎn)很重要垮抗。例如氏捞，要在 50Ω 系統(tǒng)中以 0.5 弧度的峰值相位偏移 m 對(duì)光束的相位進(jìn)行正弦調(diào)制，需要使用 4002 型相位調(diào)制器的電源冒版。這種高功率需要使用功率放大器和特殊的終端器液茎。
寬帶調(diào)制器的優(yōu)勢(shì)在于它為用戶提供了選擇任何調(diào)制頻率甚至用非正弦波形調(diào)制的靈活性。 這很重要的應(yīng)用包括光斬波和短脈沖鎖模辞嗡。 幅度調(diào)制器的另一個(gè)常見(jiàn)用途是用作幅度穩(wěn)定器中的致動(dòng)器捆等，如圖 5 所示。在這里续室，光電探測(cè)器測(cè)量激光強(qiáng)度的一部分栋烤，伺服系統(tǒng)使用該部分激光強(qiáng)度來(lái)調(diào)整幅度調(diào)制器的傳輸。 此應(yīng)用中的一個(gè)重要考慮因素是調(diào)制器的非線性響應(yīng)猎贴。 調(diào)制器對(duì)輸入電壓的響應(yīng)斜率變化會(huì)導(dǎo)致閉環(huán)傳遞函數(shù)發(fā)生變化，這可能會(huì)破壞反饋回路的穩(wěn)定性。
諧振調(diào)制器
許多應(yīng)用需要以單一她渴、固定的頻率進(jìn)行調(diào)制达址。特定應(yīng)用所需的頻率可以從幾千赫茲到幾千兆赫茲不等。在這些情況下趁耗，可以通過(guò)使用諧振電路實(shí)現(xiàn)真正的阻抗匹配沉唠，并降低所需的驅(qū)動(dòng)電壓。較簡(jiǎn)單的諧振器類(lèi)型是 LC 諧振電路苛败，如圖 6 所示满葛。在該電路中，調(diào)制器晶體和低損耗電感器用于形成串聯(lián)諧振電路罢屈。在諧振時(shí)嘀韧，諧振電路看起來(lái)像一個(gè)小電阻，其值取決于電感器的損耗缠捌。變壓器用于將該電阻與 50Ω 驅(qū)動(dòng)阻抗相匹配锄贷。通過(guò)與源阻抗匹配并使用低損耗元件，電容器兩端的電壓可以比輸入電壓高十倍以上曼月，與寬帶調(diào)制器相比谊却，可降低半波電壓。諧振電路的能量存儲(chǔ)特性使這種降低的電壓要求成為可能哑芹。例如炎辨，如果像以前一樣使用 4001 型諧振相位調(diào)制器來(lái)產(chǎn)生 0.5 弧度的調(diào)制，則所需的功率將僅為
有兩個(gè)因素限制了集總元件諧振器的性能聪姿。首先是電感器的功率處理能力碴萧。電感磁芯的飽和會(huì)限制可用于調(diào)制光束的 RF 輸入功率。此外咳燕，大部分功率耗散發(fā)生在電感器中阎曹，過(guò)多的輸入功率會(huì)將其燒毀。其次科展，在大于 50 MHz 的頻率下算谈，普通的集總電路元件很難制造。尺寸與工作 (RF) 波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)碾娐肥怯行У?mark class="span_mark" data-type="1">輻射器曹货，因此很難分析咆繁。此外，由于集膚效應(yīng)導(dǎo)致的輻射能量損失顶籽，傳統(tǒng)的線路電路往往具有高有效電阻玩般。完全被導(dǎo)電金屬包圍的外殼限制了電磁場(chǎng)，并為電流提供了大面積礼饱，同時(shí)消除了輻射和高電阻效應(yīng)坏为。這種腔體具有自然諧振頻率究驴，可用于替代高頻諧振電路。9 New Focus 提供高達(dá) 10 GHz 的腔體諧振單頻調(diào)制器匀伏，該頻率受到電光材料中不斷增加的射頻損耗的限制本身
單頻調(diào)制器的應(yīng)用非常多樣化洒忧。在音頻領(lǐng)域，這些調(diào)制器用于光纖傳感器和干涉測(cè)量應(yīng)用以及低頻鎖定檢測(cè)方案够颠。中高頻調(diào)制器（至 250 MHz）可用于鎖模（AM 和 FM）熙侍、激光穩(wěn)定、相敏檢測(cè)和泵浦探針檢測(cè)方案履磨。頻率高達(dá) 10 GHz 的調(diào)制器可用于 FM 光譜蛉抓、激光穩(wěn)定和激光線寬展寬實(shí)驗(yàn)。
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