【虹科案例】控制电光调制器的虹科任意波形发生器

如今，电光调制器被广泛应用在光学、光子学和脉冲激光的应用中，新一代科学家正在为其实际应用开辟新的领域，例如汽车激光雷达、医疗解决方案、航空航天与国防、量子和激光传感器。日益苛刻的应用要求使高端任意波形和函数发生器成为应对这些挑战的正确选择，它提供了前所未有的灵活性，为工程师提供了一个强大的仪器，可以产生各种类型的脉冲、信号和调制。

不同的应用需要不同类型的信号，下面我们将介绍一些 AWG 应用实例：

• 产生高振幅和高速脉冲，直接驱动电光调制器。
• 产生不同类型的信号和脉冲，为量子光学应用提供刺激。
• 产生脉冲以驱动脉冲激光二极管。

内部电光调制器

集成光波导能够沿着确定的路径引导光线，类似于光纤。波导由折射率高于周围材料的通道组成。

集成光波导

光导是通过通道壁的全内反射来实现的。根据波长、基材折射率、折射率差、通道宽度和深度的不同，可以激发一个或多个横向振荡模式。由于单模操作对许多集成光学元件的功能至关重要，因此备受关注。集成光学元件通常配有光纤，尤其是在光通信技术中。

线性电光效应又称波克尔斯效应，是一种二阶非线性效应，包括在施加外部电场时光学材料折射率的变化。折射率的变化量与电场强度、电场方向和光的偏振成正比。

制造集成光学调制器的首选材料是铌酸锂（LiNbO 3）。如果对使用长度为 L 的电极的波导施加电场，则电极之间区域的折射率会发生变化，从而使引导光发生相移。相移与施加的电压呈线性关系。

相位调制器

相移

电压通常为几伏。在给定的电极几何形状下，长波长的电压高于短波长。例如，在红光（635 纳米）波长范围内，预期电压为 3 伏，而在电信波长范围内（约 1550 纳米），预期电压为 10 伏。由于电光响应速度极快、控制电压较低以及使用了复杂的电极几何形状，因此可以实现千兆赫范围内的调制频率。

相位调制器插入集成的马赫-泽恩德干涉仪，形成一个振幅调制器。

马赫-泽恩德光学调制器

施加电压会导致分支间产生相对相位差，从而通过干扰改变设备输出端的输出功率。因此，设备传输功率可控制在最小值和最大值（P min 至 Pmax）之间。

从开启状态切换到关闭状态或从关闭状态切换到开启状态都需要一个相对相位差 π。所需的电压称为振幅调制器的半波电压 Vπ。

由于集成光波导，振幅调制器的半波电压是电极长度相等的相位调制器半波电压的一半。例如，在波长为 635 nm 的红光波段，半波电压预计为 1.5 V；在波长为 1550 nm 左右的电信波段，半波电压预计为 5 V。

输入/输出光

调幅器特性指南

将射频信号作为调制电压施加到电极上，电子输入会转化为振幅信息。振幅输出取决于电压的大小和形状，因此与调制器工作点的位置有关。图中描述了将二进制脉冲电输入信号传输为二进制光输出信号的过程。如果电压电平不正确，即电压过高或偏移量不正确，调制器将在二进制操作中产生不正确的光输出电平，或在模拟操作中产生高次谐波。

马赫-泽恩德振幅调制器的工作原理

Jenoptik 马赫-泽恩德电光调制器

脉冲激光器

HK-AWG5000

HK-AWG5000 任意波形发生器可以产生振幅高达 5 Vpp 的窄脉冲（最小脉冲宽度为 230 ps），从而产生调制电压。高振幅输出信号加上 110 ps 的上升/下降时间（5 Vpp @ 2 GHz Bandiwdth），可以直接驱动不同类型的光电调制器，而无需添加外部放大器。

HK-AWG5000 与电光调制器连接图

借助 True-ARB 用户界面，可以轻松生成不同形状的脉冲，从而更深入地控制光输出信号。

最小脉冲宽度

用于电光调制器控制的 True-Arb 设置

示波器截图 - 多脉冲生成 5Vpp 振幅

用于电光调制器控制的 True-Arb 设置

振幅为 3.5Vpp 的电光调制器电压输入信号

振幅为 3.5Vpp 的电光调制器电压输入信号

新的行业要求和新产品的开发，增加了对尖端测试设备仪器的需求，以满足最苛刻的应用和科学家最新的想法。HK-AWG5000 系列为您提供极为灵活的高性能解决方案，可生成各种类型的脉冲或信号，以应对当今量子光学、光子学和激光应用领域的挑战。