Pour répondre à la demande croissante d'information, le débit des systèmes de communication par fibre optique augmente quotidiennement. Le futur réseau de communication optique évoluera vers un réseau à très haut débit, à très grande capacité, à très longue portée et à très haute efficacité spectrale. L'émetteur est un élément crucial. Un émetteur de signal optique à haut débit est principalement composé d'un laser générant une porteuse optique, d'un dispositif de génération de signal électrique modulant et d'un modulateur électro-optique à haute vitesse modulant cette porteuse. Comparés à d'autres types de modulateurs externes, les modulateurs électro-optiques en niobate de lithium présentent de nombreux avantages : large bande de fréquence de fonctionnement, bonne stabilité, taux d'extinction élevé, performances stables, taux de modulation élevé, faible dérive de fréquence, couplage aisé et technologie de production éprouvée. Ils sont largement utilisés dans les systèmes de transmission optique à haut débit, grande capacité et longue portée.
La tension de demi-onde est un paramètre physique critique du modulateur électro-optique. Elle représente la variation de la tension de polarisation en fonction de l'intensité lumineuse de sortie du modulateur, de sa valeur minimale à sa valeur maximale. Elle détermine en grande partie le fonctionnement du modulateur électro-optique. La mesure précise et rapide de cette tension est donc essentielle pour optimiser les performances et améliorer le rendement du dispositif. La tension de demi-onde du modulateur électro-optique inclut la composante continue (demi-onde).
tension et radiofréquence) tension de demi-onde. La fonction de transfert du modulateur électro-optique est la suivante :
Parmi elles figure la puissance optique de sortie du modulateur électro-optique ;
La puissance optique d'entrée du modulateur ;
La perte d'insertion du modulateur électro-optique ;
Les méthodes existantes de mesure de la tension de demi-onde comprennent les méthodes de génération de valeurs extrêmes et de doublage de fréquence, qui peuvent mesurer respectivement la tension de demi-onde en courant continu (CC) et la tension de demi-onde en radiofréquence (RF) du modulateur.
Tableau 1 Comparaison de deux méthodes d'essai de tension demi-onde
| méthode des valeurs extrêmes | méthode de doublage de fréquence | |
| Équipement de laboratoire | Alimentation laser Modulateur d'intensité en cours d'essai Alimentation CC réglable ±15 V wattmètre optique | source de lumière laser Modulateur d'intensité en cours d'essai Alimentation CC réglable Oscilloscope source du signal (Biais DC) |
| temps de test | 20 min() | 5 min |
| Avantages expérimentaux | facile à réaliser | Test relativement précis Il est possible d'obtenir simultanément une tension continue demi-onde et une tension radiofréquence demi-onde. |
| Inconvénients expérimentaux | Avec le temps et d'autres facteurs, le test n'est pas précis. Tension de demi-onde CC d'essai direct pour passagers | Une période relativement longue En raison de facteurs tels qu'une erreur d'interprétation importante de la distorsion du signal, etc., le test n'est pas précis. |
Voici comment cela fonctionne :
(1) Méthode des valeurs extrêmes
La méthode des valeurs extrêmes est utilisée pour mesurer la tension continue de demi-onde du modulateur électro-optique. Dans un premier temps, en l'absence de signal de modulation, la courbe de transfert du modulateur est obtenue en mesurant la tension de polarisation continue et la variation d'intensité lumineuse de sortie. À partir de cette courbe, les points de valeur maximale et minimale sont déterminés, permettant d'obtenir les valeurs de tension continue correspondantes Vmax et Vmin. Enfin, la différence entre ces deux valeurs correspond à la tension de demi-onde Vπ = Vmax - Vmin du modulateur électro-optique.
(2) Méthode de doublement de fréquence
On utilisait la méthode de doublage de fréquence pour mesurer la tension de demi-onde RF du modulateur électro-optique. Un signal de polarisation CC et un signal de modulation CA étaient simultanément appliqués au modulateur électro-optique afin d'ajuster la tension CC lorsque l'intensité lumineuse de sortie atteignait une valeur maximale ou minimale. On pouvait alors observer sur un oscilloscope à double trace que le signal modulé de sortie présentait une distorsion de doublage de fréquence. La seule différence entre les tensions CC correspondant à deux distorsions de doublage de fréquence adjacentes correspondait à la tension de demi-onde RF du modulateur électro-optique.
Résumé : La méthode des valeurs extrêmes et la méthode de doublage de fréquence permettent toutes deux, en théorie, de mesurer la tension de demi-onde d’un modulateur électro-optique. Cependant, la méthode des valeurs extrêmes, par comparaison avec la méthode des valeurs extrêmes, nécessite un temps de mesure plus long, dû aux fluctuations de la puissance optique de sortie du laser, sources d’erreurs de mesure. La méthode des valeurs extrêmes, quant à elle, requiert un balayage de la polarisation continue par petits incréments, combiné à l’enregistrement de la puissance optique de sortie du modulateur, afin d’obtenir une valeur de tension de demi-onde continue plus précise.
La méthode de doublage de fréquence permet de déterminer la tension de demi-onde en observant la forme d'onde de doublage. Lorsque la tension de polarisation appliquée atteint une valeur particulière, une distorsion de multiplication de fréquence se produit, mais cette distorsion est difficilement perceptible à l'œil nu. De ce fait, elle engendre inévitablement des erreurs plus importantes, et la mesure effectuée correspond à la tension de demi-onde RF du modulateur électro-optique.