1550nm 高速电光相位调制器KG-PM-15系列
1550nm 高速电光相位调制器KG-PM-15系列基于钛扩散工艺的铌酸锂电光相位调制器，具有低插入损耗、高调制带宽、低半波电压、高损伤光功率等特点，主要用于高速光通信系统中光啁啾控制，相干通信系统中的相移，ROF 系统中边带的产生以及减小模拟光纤通信系统中的受激布理渊散射(SBS)等领域。
● 调制带宽~20GHz ● 低半波电压 ● 高损伤光功率 ●
低插入损耗
● 光纤传感、光纤通信 ● 激光相干合成
● 相位延迟（移向器） ● 量子通信 ●
ROF 系统
参数
符号
最小值
典型值
最大值
单位
光学参数 工作波长 λ 1520 1570 nm 插入损耗 IL 3 3.5 4 dB 光回波损耗 ORL
-45
dB
光纤 输入端 Panda PM 输出端
Panda PM
光纤接口
FC/PC 、FC/APC 或用户指定
电学参数 3dB 带宽 KG-PM-15-20G S 21 18 20 GHz Vpi @ 50KHz KG-PM-15-20G
Vπ 3 4 4.5 V 电回波损耗 S 11
-12 -10
dB 匹配阻抗 KG-PM-15-20G Z RF 50
Ω
电接口 KG-PM-15-20G
K(f)
产品特点 应用领域
性能参数
参数
符号 单位 最小值 典型值
最大值 输入光功率 @1550nm P in,Max dBm 17 RF 端输入功率 dBm 27 工作温度 Top ºC -10 60 储存温度 Tst ºC -40 85 湿度 RH
%
5
90
S 11&S 21曲线
KG-PM-15-20G 机械结构图
KG PM
W
B
F
C
调制器类型： PM---相位调制器
工作波长： 15---1550nm
工作带宽： 20G---20GHz
输入输出光纤： PP---PM/PMF 接头： FA---FC/APC
FP---FC/PC SP---用户指定
*如有特殊要求请联系我公司销售人员
特性曲线
封装尺寸（mm ） 订货信息 极限条件
100G系统中PM-QPSK光解调器的研究 摘要：PM-QPSK技术具有高的频谱效率，将传输符号的波特率降低为二进制调制的四分之一,并能使光信噪比极大改善，可以用强大的DSP来处理极化模复用信号。文章分析了PM-QPSK 技术调制和解调的基本原理，对100G系统中接收机前端解调器光解调器进行详细分析。 关键词：偏振复用正交相移键控；解调器；平面光波导回路 引言 PM-QPSK(Polarization-multiplexed Quadrature Phase Shift Keying,偏振复用正交相移键控)的信号在接收侧采用相干检测技术可以实现高性能的信号解调，和直接解调、差分解调方式相比，相干检测所使用的本地激光器的功率要远大于输入光信号的光功率，所以光信噪比可以极大地改善[1]。特别是相干检测技术充分利用强大的DSP(Digital Signal Processing,数字信号处理)技术来处理极化模复用信号，可以通过后续的数字信号处理补偿并进行信号重构，可以还原被传输的信号的特性（极化模、幅度、相位），大幅度消除光纤带来的传输损伤，如PMD（Polarization Mode Dispersion，偏振模色散）容忍度达30ps,无需线路色散补偿就可以容忍几万ps/nm,相比与其他的100G传输方案，如非相干PM-DQPSK或OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用技术)，PM-QPSK结合相干检测提供了最优化的解决方案,这被大多数的系统供应商选择为100G传输方案。 PM-QPSK调制原理 四进制移相键控(QPSK)是一种多元(4元)数字频带调制方式，其信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，第n个时隙的QPSK信号可以表达为： (1) 其中，A是信号的振幅，为常数；θn为受调制的相位，其取值有四种可能，具体值由该时隙所传的符号值决定；fc是载波频率；Ts为四进制符号间隔。QPSK常用的四种相位值有两套，分别称为A方式和B方式，若，则为0、π/2、π、3π/2，此初始相位为0的QPSK信号的矢量图如下图1中A方式；若，则为π/4、3π/4、5π/4、7π/4，此初始相位为π/4的QPSK信号的矢量图如下图1中B方式。QPSK调制是响应进入的码对(00、01、10、11)，对光载波作相移，表1给出了四元符号对应的两个比特和A、B两套相位值[2]。 单个100Gbps被分为两个极化模式-TE(横电模)与TM(横磁模)的两个50Gbps流，这一步骤产生出相同频率的两个载波，然后每个载波做QPSK调制，由于QPSK调制将2个比特封装在一个符号内，两个极化的模式可以分别得到两个25G符号/秒的流，总计为100Gbps。由于QPSK 信号是以两个极化面且以复用的极化模形式传输，因此它可以叫做DP-QPSK(双极化QPSK)，或叫PM-QPSK(极化模式QPSK)。 图1 QPSK A和B 两种方式矢量图 表1 QPSK的两套相位值 相干接收PM-QPSK调制解调过程 PM-QPSK在偏振态、相位和波形多个维度进行调制，具有较大的自由度且每个维度复杂度较低，发射机工作过程如下：连续激光器发出的光信号等分后作为两个QPSK调制器的载波光源，数据经QPSK编码、驱动放大和低通滤波驱动后驱动QPSK调制器；两路经QPSK调制后输出的光信号在偏振态正交化后由偏振合束器汇聚为一路光波信号进入线路。可在连续激光器和分光器之间引入脉冲发生器，通过改变光脉冲形状进一步抑制和补偿光传输损伤。其过程。 数字相干接收机将传输通道设计的复杂度转移到了接收机。数字相干接收机通过相位分集和
要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故 声光调制是一种外调制技术，通常把控制激光束强度变化的声光器件称作声光调制器。声光调制技术比光源的直接调制技术有高得多的调制频率； 与电光调制技术相比，它有更高的消光比（一般大于1000：1），更低的驱动功率，更优良的温度稳定性和更好的光点质量以及低的价格；与机械调制方式相比，它有更小的体积、重量和更好的输出波形。其工作原理简述如下： 声光调制器由声光介质和压电换能器构成。当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时,换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质,在介质内形成折射率变化，光束通过介质时即发生相互作用而改变光的传播方向即产生衍射 声光调制器原理 声光调制器由声光介质和压电换能器构成。当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时，换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质，在节奏内形成折射率变化，光束通过介质时即发生相互作用而改变光的传播方向即产生衍射。 电光调制器的原理 激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制. 与电光调制相比，声光调制器有更高的消光比（一般大于30dB），更低的驱动功率，更优良的温度稳定性和更好的光点质量；与机械调制方式相比，它有更小的体积、重量和更好的输出波形。 产品特点： ?全光纤结构 ?高消光比 ?上、下频移可选
马赫-曾德尔电光调制器原理及其在光纤通信中的应用 马赫-曾德尔电光调制器（MZ调制器）是一种重要的光学器件，广泛应用于光纤通信系统中。它采用电场的调制原理，将电信号转换为光信号，在光纤通信中起到了关键作用。 本文将介绍MZ调制器的原理和应用，并探讨它在光纤通信中的重要性。 一、马赫-曾德尔电光调制器原理 MZ调制器是利用光的干涉效应来实现光信号的调制。它由两束光线分别沿两条不等长度的光波导传输并最终相遇，通过变化电场的方式来控制这两束光的相位差，进而实现调 制功能。 MZ调制器的基本结构是由两个平行的电极极板组成，这两个电极分别控制两条光波导的折射率。当施加电压时，电极中的电场会改变光波导的折射率，从而改变光的传播速度，最终影响光的相位。通过调控电压大小和频率，可以使两束光线在相遇时发生不同的相位 变化，实现光信号的调制。 二、马赫-曾德尔电光调制器在光纤通信中的应用 1. 高速调制：MZ调制器能够实现高速的光信号调制，其响应速度远远快于传统的光 调制器，适用于高速光纤通信系统。 2. 宽带调制：由于MZ调制器可以实现高速调制，因此能够适应更宽的频率范围，从 而实现更高的频带利用率。 3. 低功耗：相比于其他光调制器，MZ调制器的功耗相对较低，有效降低了光纤通信 系统的能耗。 4. 高稳定性：MZ调制器的结构简单、稳定性高，在光纤通信系统中能够长时间运行 而不易发生故障。 5. 多路复用：利用MZ调制器可以实现波分复用技术，将多路信号通过光波分复用器 转为一路信号传输，提高了光纤通信系统的传输效率和容量。 三、结语 马赫-曾德尔电光调制器作为一种重要的光学器件，在光纤通信领域中具有重要的应 用价值。它不仅能够实现高速、宽带、低功耗的光信号调制，还能够实现多路复用等技术，在提升光纤通信系统性能和效率方面发挥了重要作用。未来随着光纤通信技术的不断发展，马赫-曾德尔电光调制器必将发挥更加重要的作用，推动光纤通信技术的发展和应用。
1 / 8 第3章 复习思考题 参考答案 3-1 连接器和跳线的作用是什么？接头的作用又是什么 答：连接器是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间可拆卸（活动）连接的器件。跳线用于终端设备和光缆线路及各种光无源器件之间的互连，以构成光纤传输系统。接头是把两个光纤端面结合在一起，以实现光纤与光纤之间的永久性（固定）连接。接头用于相邻两根光缆（纤）之间的连接，以形成长距离光缆线路。 3-2 耦合器的作用是什么？它有哪几种 耦合器的功能是把一个或多个光输入分配给多个或一个光输出。耦合器有T 形耦合器、星形耦合器、方向耦合器和波分耦合器。 3-3 简述波导光栅解复用器的工作原理 阵列波导光栅由N 个输入波导、N 个输出波导、两个具有相同结构的N ? N 平板波导星形耦合器以及一个平板阵列波导光栅组成，如图3.4.4所示。这种光栅相邻波导间具有恒定的路径长度差?L ，由式（1.2.8）可知，其相邻波导间的相位差为 λ φL n ?= ?eff π2 （3.4.6） 式中，λ是信号波长，?L 是路径长度差，通常为几十微米，eff n 为信道波导的有效折射率，它与包层的折射率差相对较大，使波导有大的数值孔径，以便提高与光纤的耦合效率。 输入光从第一个星形耦合器输入，在输入平板波导区（即自由空间耦合区）模式场发散，把光功率几乎平均地分配到波导阵列输入端中的每一个波导，由阵列波导光栅的输入孔阑捕捉。由于阵列波导中的波导长度不等，由式（3.4.6）可知，不同波长的输入信号产生的相位延迟也不等。AWG 光栅工作原理是基于马赫-曾德尔干涉仪的原理，即两个相干单色光经过不同的光程传输后的干涉理论，所以输出端口与波长有一一对应的关系，也就是说，由不同波长组成的入射光束经阵列波导光栅传输后，依波长的不同就出现在不同的波导出口上。此处设计采用对称结构，根据互易性，同样也能实现合波的功能。 1 λ11 图3.4.3 由阵列波导光栅（AWG ）组成的解复用器/路由器 3.4 简述介质薄膜干涉滤波器解复用器的作用（见原荣编著《光纤通信（第2版）》3. 4.3节） 答：介质薄膜光滤波器解复用器利用光的干涉效应选择波长。可以将每层厚度为1/4波长，高、低折射率材料（例如TiO 2 和SiO 2）相间组成的多层介质薄膜，用作干涉滤波器，如图3.4.5所示。在高折射率层反射光的相位不变，而在低折射率层反射光的相位改变180O 。连续反射光在前表面相长干涉复合，在一定的波长范围内产生高能量的反射光束，在这一范围之外，则反射很小。这样通过多层介质膜的干涉，就使一些波长的光通过，而另一些波长的光透射。用多层介质膜可构成高通滤波器和低通滤波器。两层的折射率差应该足够大，以便获得陡峭的滤波器特性。()4.2~2.2TiO 2=n 和()46.1S iO 2=n 通常用于介质薄膜的材料。30层以上的干涉滤波器已经制造出来，因此1.55 μm 波长时的通带宽度可窄至1 THz 。用介质薄膜滤波器可构成WDM 解复用器，如图3.4.6和图3.4.7所示。
利用脉冲调制测量LiNiO3波导电光强度调制器的调制深度 作者：赵晓萌李秋实方少亮 来源：《科技创新与应用》2016年第27期 摘要：获取高峰峰值的激光脉冲是激光致声的关键，而提高系统中LiNiO3波导电光强度调制器的调制深度可提高峰峰值。文章在阐述了LiNiO3电光强度调制器的原理后，对其调制深度进行了研究。提出了利用脉冲调制测量调制深度的方法：拟合脉冲调制电压高电平对应的输出光功率与加载的调制电压的函数关系，通过测量输出光功率，可得到调制深度；并搭建了实验系统，测量了电光调制器的调制深度。结果表明，利用脉冲调制能够测量LiNiO3波导电光强度调制器的调制深度，提出的提高调制深度的方法为激光致声研究中高峰峰值激光脉冲的获取提供了解决方案。 关键词：光电子学；激光致声；电光调制器；调制电压；调制深度 1 概述 激光致声属于声、光交叉学科领域，与传统声源相比，利用激光致声现象产生的声波具有以下独特的优势：能够覆盖广阔的水域，使设备与水隔绝，可远距离传输，机动灵活，可用于各种恶劣环境等，因此，近年来，这项技术备受关注。但由于通过热膨胀机制激发声波的转换效率很低，以致激发声波的强度太小，使得这项技术在很多应用领域受到了限制。因此，得到峰峰值较高的脉冲激光是解决这一问题的有效途径，也是这项技术研究中重点关注的问题。 获得激光脉冲的方法有很多，使用锁模和调Q脉冲激光器都能获得高功率激光输出，但由于其重复频率太高，而无法在激光致声中获得广泛应用。对连续光进行脉冲调制，再对脉冲光进行放大，成为目前激光致声应用中获得较高功率激光脉冲的一种有效方法。 LiNiO3波导电光调制器具有光谱工作范围宽、驱动电压低、插入损耗小、消光比高、啁啾可以为零或可调、可靠性高和易于大规模生产等优点，成为目前应用最为广泛的脉冲调制器件。利用LiNiO3波导电光强度调制器调制得到脉冲光时，脉冲光的峰峰值与调制深度有关，提高调制深度可提高光脉冲的峰峰值。在实验中通过信号发生器加载调制电压，由于阻抗不匹配等原因，加载到电光调制器上的调制电压与信号发生器输出的电压并不相同，调制深度即调制电压必须通过实验测量。为保证电光强度调制器的正确使用，同时又尽可能地得到高峰峰值的光脉冲，测量调制深度是非常必要的。文章提出了利用脉冲调制测量LiNiO3电光强度调制器的调制深度的方法，文章的研究对激光致声研究领域中获得高峰峰值的激光脉冲及这项技术的工程应用具有重要的指导意义。 2 理论
浅议铌酸锂电光调制器的应用差异目前市面上常见的10G调制带宽的铌酸锂调制器按结构可大致分为2种, 分别是相位调制器和强度调制器. 其中强度调制器的细分种类又更多, 按应用类型划分其中用于数字光通信的可以分为固定啁啾和零啁啾的类型; 而用于光载微波通信的又有模拟强度调制器;在传感领域为了获得极窄和极高的消光比光脉冲, 又有专门工作于脉冲模式下的调制器. 一般我们在对调制器进行选型, 主要考虑应用场景(模拟or数字系统), 调制速率, 调制格式, 半波电压, 啁啾特性, ON/OFF消光比等. 因诺尔可提供远比Thorlabs更为丰富类型的铌酸锂调制器, 欢迎联系咨询. 以下是Thorlabs对数字光通信的强度调制器的关于固定啁啾和零啁啾详细描述,最后是相位调制器的细节阐述. 10 GHz强度调制器，固定啁啾 Parameter Value Operating Rangea1525 –1605 nm Optical Loss 4.0 dB (Typical) Bit Rate Frequency9.953 Gb/s Electro-optic Bandwidth(-3 dB)10 GHz PRBSb Optical Extinction Ratio13 dB 该调制器设计用于1550 nm窗口。将该调制器使用于另一波长下（例如，可见光）会导致损耗临时增大，而且不在保修范围内。例如，由更短的波长引起的损耗增大可通过将调制器加热到70 °C并维持一小时来恢复。 伪随机二进制序列 特性 C波段和L波段工作范围 低光学损耗：0 dB（典型） 钛扩散Z切面铌酸锂 驱动电压低
长期偏置稳定 Telcordia GR-468兼容 集成的光电探测器 LN82S-FC是10 GHz的LiNbO3强度调制器，0.7固定啁啾，集成光电二极管。它带有PM输入光纤尾纤和SM输出尾纤，终端为FC/PC接头。PM光纤与慢轴对齐，慢轴与e光模式对齐。集成的光电探测器可用于光学功率监测和调制器偏置控制，消除对外部光纤分路器的需要。RF输入通过一个GPO?接头输入调制器。 这些调制器是由钛扩散Z切面LiNbO3制成的，在马赫-曾德尔干涉仪的两个臂之间产生不同的推-拉相移。除了强度调制，这也导致输出信号的相位/频率（线性调频）的偏移。这种固定啁啾调频的调制器将脉冲啁啾降低，当光纤所在的网络的分散系数为正时很有用。啁啾降低的脉冲通过具有正分散系数的光纤时将被压缩，直到达到最小值。超过该点色散项将占主导。因为啁啾脉冲会增加脉冲的谱宽，所以穿过同一段光纤后，线性调频的脉冲最终会比未线性调频的脉冲宽。相比零线性调频设备，这些固定线性调频强度调制器是要求提高功率损耗（对于+1600ps/nm小于2 dB）性能的应用的理想选择。对于电信应用，该LN82S-FC 易于集成到300引脚的兼容MSA的应答器中。 10 GHz强度调制器，零啁啾 Parameter Value Operating Rangea1525 –1605 nm Optical Loss 4.0 dB(Typical) Bit Rate Frequency12.5 Gb/s Electro-optic Bandwidth(-3 dB)10 GHz PRBSb Optical Extinction Ratio13 dB 该调制器设计用于1550 nm窗口。将该调制器使用于另一波长下（例如，可见光）会导致损耗临时增大，而且不在保修范围内。例如，由更短的波长引起的损耗增大可通过将调制器加热到70 °C并维持一小时来恢复。
鉴定材料之2 布里渊连续分布式 光纤传感温度/应变监测仪 技术工作报告 南京大学光通信工程研究中心 2010年4月15日
一、 引言 应变与温度的监测需求广泛，在能源电力、航空航天、土木工程、通讯工程、交通和安防工业等诸多领域都把其作为一种必须的故障诊断、事故预警手段。比如能源产业中的石油、天然气输送管线或储罐泄漏监测和油库、油管、油罐的温度监测及故障点的检测，通讯行业中海底光缆的应变监测，电力行业中电力电缆的表面温度检测监控、事故点定位，水利土木建筑行业中大坝、河堤的渗漏，桥梁及其他混凝土结构裂变的监测，公路、地铁隧道行业中隧道、地铁、公路的火灾监测和报警等。在上述应用领域，对被测场的应变与温度状况进行全方位连续监测的需求日益迫切。针对这种需求，我们利用布里渊光时域反射光纤传感技术、序列脉冲探测方法、布里渊散射谱宽带探测方法和等效脉冲光拟合法，开发一种长距离快速温度/应变测量仪。 二、 布里渊光时域反射光纤传感技术原理与特点 布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，在不同的条件下，布里渊散射又分别以自发散射和受激散射两种形式表现出来。相对于入射光，布里渊散射光有一定的频移，称为布里渊频移。对于普通的硅玻璃光纤，当入射光的波长λ=1550 nm 时，布里渊频移约为11.2 GHz 。光纤中的布里渊频移变化量?v B 与光纤所受的温度或应变成线形关系： B v vT v C C T εε?=?+? 其中?ε和?T 分别为应变和温度变化量，C v ε和C vT 分别为布里渊频移应变系数和温度 系数。因此通过检测布里渊散射光的频移，便可求得光纤所受的应变或温度。BEOFS 的工作原理示意图如图1所示。它通过向传感光纤中注入一个光脉冲，利用该光脉冲在光纤中的后向自发布里渊散射光携带的应变或温度信息，同时结合光时域反射技术来实现应变或温度的连续分布式传感。从光纤的一端发射脉冲，同时在发射端检测背向布里渊散射信号，发送脉冲与接收到散射信号的时间延迟与光速的乘积可以提供光纤检测的位臵信息，由于布里渊散射信号的频移和强度与光纤所受到的温度和应变存在线性关系，所以通过测量布里渊信号的强度或频移就可以得到光纤的温度和应变的分布信息。
马赫-曾德尔电光调制器原理及其在光纤通信中的应 用 一、马赫曾德尔电光调制器原理 马赫曾德尔电光调制器（MachZehnder electrooptic modulator）是一种利用电场控制光的偏振状态进而调制光的相位的装置。它由两个光分束器和两个相同的光纤光波导构成。其中一个光分束器负责将输入的光信号分成两束，另一个光分束器负责将两束光信号合并。在两个光分束器之间的两个光波导中，通过提供不同的电场来控制两束光信号的相位差，从而达到对光信号进行调制的目的。 马赫曾德尔电光调制器的原理基于电光效应。电光效应是指在某些晶体材料中，当施加电场时，它们的折射率会发生变化。通过在光波导中引入具有电光效应的材料，可以利用外界电场来控制光波导中的折射率，从而实现光的相位调制。 在马赫曾德尔电光调制器中，通过分别施加不同的电压到两个光波导中的电光材料上，可以使得两束光的相位差发生变化。当电子流经电光材料时，电子受到外界电场的驱使，使得晶格结构发生畸变，进而导致折射率的变化。这种折射率的变化会影响光在材料中的传播速度和相位，从而实现对光信号的调制。 二、马赫曾德尔电光调制器在光纤通信中的应用 1. 光信号调制：马赫曾德尔电光调制器可以实现对光信号的调制，将电子信号转换为光信号。在光纤通信系统中，通过将电信号转换为光信号，可以实现远距离的传输，并且能够克服电磁干扰带来的影响。 2. 光信号调幅：马赫曾德尔电光调制器还可以实现对光信号的调幅。通过调节施加到光波导中电光材料上的电压，可以控制光信号的相位差，从而实现对光信号的幅度调节。 3. 光信号调相：除了调幅外，马赫曾德尔电光调制器还可以实现对光信号的相位调制。通过控制电场的强度和频率，可以改变光信号的相位差，实现对光信号的相位调节。 4. 光信号开关：马赫曾德尔电光调制器还可以用于光信号的开关控制。通过控制施加到光波导中电光材料上的电压，可以使得光在不同光波导中的传播路径发生变化，实现光信号的开关控制。 5. 光信号复用：马赫曾德尔电光调制器还可以用于光信号的复用。通过将多个光信号依次输入到马赫曾德尔电光调制器中，利用不同的电场控制每个光信号的相位，可以将它们合并为一个复合光信号，从而实现光信号的复用。
1、通信用光纤按其传输的光信号模式的数量可分为：（单模和多模）。 2、色散位移光纤通过改变折射率分布，将1310nm附近的零色散点，位移到（1550）nm附近。 3、G652光纤在1550nm附近进行波分复用传输距离主要受到（色散）限制。 ４、G653光纤在1550nm附近色散极小，但由于（四波混频FWN）导致G653并不适合于DWDM传输。 5、最适合DWDM传输的光纤是（G655）。 6、以下说法正确的是（一般LD与光纤的耦合效率比LED高。 7、对于普通单模光纤，一般认为不存在的是（模式色散）。 8、以下不属于我国PDH速率体系的是(45Mbit/s)。 1、对于STM-N同步传送模块，N的取值为（1，4，16，64）。 2、SDH传送STM-4帧的帧频为（8KHZ） 3、SDH STM-16帧结构包含9行和（4320）列字节的矩形块状结构组成。 4、SDH传送网STM-64 信号的标准速率为（9953280）kbit/s。5．POH位于SDH I帧结构的(净负荷 )区域。 6、SDH复用映射结构中的虚容器是SDH网中用以支持通道层连接的一种信息结构，它是由容器加上(通道开销)构成的，可分成低阶VC 和高阶VC两种。 7．C-4 对应的PDH速率是(139.264Mbit／s )。 8．PDH的二次群8Mbit／s信号采用如下(无对应容器)容器装载。9．一
个STM-64码流最大可以由( 64 )个STM-1码流复用而成。 1 O．一个STM-1 6码流最大可以包含(1008)个VC12。 11．SDH段开销中DCC D 1-D 12的作用是(作为数据通信通道)。 1 2．SDH段开销中公务联络字节E2可以提供速率为(64)kbit／s的语声通道。 1 3．SDH白愈网中，某4节点STM-1自愈环采用2纤单向通道倒换保护方式，则环上可能的最大业务容量为(63个VC4)。 1 4．SDH管理网SMN是(TMN)的一个子集。 1 5．SDH段开销中S1字节的作用是(标志同步状态信息)。 1、WDM系统可以工作于双纤单向传输和(单纤双向传输)。 2．在光纤通信中，OTU是(光波长转换器)。 3．光波长转换器(OUT)的作用是实现符合G．957的光接口与符合(G．692 )的光接口之间的转换4．ITU．T建议采用带外监控时OSC 波长优选(1 5 1 0nm )。 5．ITU-T G．692建议DWDM系统的频率间隔为(1 00GHz)的整数倍。6．对于DWDM系统，一般认为工作波长在(1550)nm附近。 7．ITU-T G．692建议DWDM系统参考频率为(1 93.1)THz。 8．没有定时再生电路的OTU完成(波长转换)功能。 9．完成为光信号在不同类型的光媒质上提供传输功能，同时实现对光放大器或中继器的检测和控制等功能是(光传输段层)层。 1、级联又分为相邻级联和(虚级联)。 2．以下描述错误的是(MSTP中以太网透传技术较以太网二层交换技
R o F 系统主要由以下元件组成： 光源，光调制器，光放大器和光电探测器。 在射频频率范围超出10GHz 的情况下，通常会采用外调制器。外调制技术是将射频信号通过一个外部光学调制器调制到光载波上。光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件。它依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Fang-Keldgsh 效应、量子阱Stark 效应、载流子色散效应等。 光调制器主要包括相位调制器（PM ）和强度调制器,由于光电探测器的输出电信号直接与入射光强相关，而相位调制和频率调制必须采用外差接收机来解调，在技术上实现比较困难，所以目前光通信中普遍采用的是光强度调制，尤其是在RoF 系统中，需要实现信号的模拟调制，强度调制主要有铌酸锂MZM （LN-MZM ）和电吸收调制器EAM 。 MZM 因为铌酸锂材料本身非常稳定，有低损耗、使用寿命长、受温度及系统波长影响小等特点，且马赫增德尔调制器可以处理的信号带宽和光功率都较高,具有波长无关调制特性,能够较好地控制调制性能以及调制光强度和相位,可以实现40Gbit/s 以上高数据速率的调制,成为许多先进光调制格式产生的基础。 下图为LN-MZM 结构图 其中 1DC V 为上臂的直流偏置电压，2DC V 为下臂直流偏置电压，1()v t 为上臂的驱动电压，2()v t 为下臂的驱动电压。 MZM 调制器是由一个铌酸锂的衬底和共面型相位调制器组成。在这种调制器中，两个分支的相位调制和由基材的电光特性有关，每一个分支的相位变化转换为输出光功率的变化。 MZ 调制器可以看作由两个相位调制器组成。首先介绍相位调制器。 设输入光场为00()0()j t in E t E e ωϕ+=，其中E 0为输入光场的振幅，00,ωφ为光的频率与初相 位。相位调制器的驱动电压为()cos()DC RF RF V t V V t ωϕ=++，其中DC V 为直流偏置电压， RF V 为驱动电压的振幅，0,RF ωϕ分别为驱动电压频率与初相位。相位调制器引起的附加相位为： 其中V π为相位调制器产生附加相位为π时的电压，对应为整个光波相位周期的一半，因此
1、辐射跃迁后，电子质量的改变。 电子质量：静止时：9*10^(-31)kg 光子的质量：hv/c2当能量为1.42ev时的质量为： 1.6*10^-19/9.0*10^18 =1.7*10^-38 Kg 2、电子能导带跃迁进入价带，典型的情况是从导带底跃迁进入价带顶。费米-狄拉克统计规律：导带电子优先占据能量低的能级；价带电子优先占据能量低的能级，等同于价带空穴优先占据能量高的能级。 1、3：半导体激光器(Laser Diode) 1、半导体激光器的工作原理 2、法布里-珀罗激光二极管 3、分布反馈式激光二极管 4、半导体激光器的特性 二、半导体激光器的优点和缺点 优点：结构简单；电流泵浦，功率转换效率高(最大可达50%)，便于调制； 缺点:激光性能受温度影响大；光束的发散角较大(一般在几度到20度之间)。准直器（两个半柱透镜） 三、产生激光的4个条件： 1工作物质氦氖激光器-氖原子红宝石激光器-CrO3 2泵浦（气体放电-光泵浦） 3粒子数反转（能级、热平衡）在没有外界影响的条件下，热力学系统的宏观性质不随时间变化的状态。4谐振腔 五、粒子数反转： 当加在PN结上的正向电压超过某一值（eV>Eg）后，PN结的某段区域中导带底的电子数大于价带顶电子数，出现粒子数反转。该区域称为增益区(有源区) 。 粒子数反转的理解： 外电场、电子和空穴的注入、扩散、复合。在PN结的某段区域，自由电子、空穴的浓度同时增大（电子占据导带的概率提高，占据价带的概率减小）。当电流增加到某个值时，自由电子、空穴的浓度足够大，实现粒子数反转。 简并半导体形成的PN结，在热平衡时， N区导带底被电子占据的概率> P区价带顶被电子占据的概率N区和P区被耗尽层分割，N区自由电子不能进入P区复合。 当正偏时，外加加压减小了耗尽层厚度，当外加电压为Eg时，耗尽层消失，P区和N
薄膜铌酸锂电光调制器（Lithium niobate electro-optic modulator）是一种使用铌酸锂晶体材料制成的光学器件，主要用于调制光信号的幅度和相位。当施加电场到铌酸锂薄膜上时，会导致晶格的畸变，从而产生Pockels效应，改变材料的折射率而引起光的干涉和相位差。这种调制方式可以快速、高效地实现光信号的调制，电光调制器在通信、光学传感器、雷达等领域有着重要的应用。 理论上，假设一段长为L、折射率为n、电光系数为r的材料中，施加电压U可以得到相位差Δφ，则相应的电光调制深度（指输出光强与输入光强的比值）为： ΔI/I = (2/L) * (r * U * L) * sin(Δφ) 其中，sin(Δφ)是通过电场导致晶格畸变引起的相位差。 举例说明，若要将一个波长为1550nm的光信号进行50%的调制深度，可以使用一个长度为1cm、电光系数为30 pm/V的铌酸锂薄膜，在施加3.3V的电压时即可实现。 除了上述的电光调制原理和公式，值得注意的是，薄膜铌酸锂电光调制器还需要考虑到以下几个问题：
频率响应：由于电光调制器的工作原理基于施加电场而改变材料的折射率，其响应速度取决于电场变化速率。对于高速通信系统，需要选择具有较高的频率响应的电光调制器。 损耗：电光调制器会引起一定的光损耗，这对于光通信系统中需要长距离传输的信号质量至关重要。因此，需要选择具有低损耗的电光调制器。 稳定性：由于铌酸锂晶体对温度、湿度、压力等因素比较敏感，因此电光调制器需要考虑稳定性问题，以避免在工作过程中产生不稳定的信号失真。 在实际应用中，薄膜铌酸锂电光调制器往往需要和其他器件组合在一起，以实现光信号的接收、放大、和发送等功能，这就需要系统工程师将各个器件进行精细匹配，并进行实验验证。
GaAs-AlGaAs晶体的电光调制性能模拟计算 作者：张文芳，刘福华，贺泽民，柳杰 来源：《无线互联科技》2022年第12期
摘要：基于非线性光学中电光效应的信号调制技术能控制和改变光场的相位和强度分布，利用半导体材料的非线性电光效应的外调制技术能够实现高速数据传输。GaAs-AlGaAs是常用的电光调制晶体材料，制备工艺成熟价格低廉。文章分析了电光调制的工作原理，对去除衬底GaAs-AlGaAs的电光调制器有源区的折射率变化以及光强分布等参数进行模拟计算。结
果表明：材料折射率及光强分布随外加电场较为均匀，利用该材料制成的电光调制器有望实现低电压调制下的高速数据传输。 关键词：电光调制;光波导;折射率分布;光强分布 0引言 光纤通信是当今各种通信网络的主要传输方式。光纤通信方式中的信号外调制技术，一般通过电光调制器实现电光信号的转换，再将信息经过光纤实现远距离传输[1]。电光调制器是外调制光纤通信系统中的关键器件，其性能直接影响着光纤通信系统的性能。随着光纤通信系统用量的逐年增加，对电光调制器的需求同样增长[2-3]。 GaAs-AlGaAs晶体是制造电光调制器件的重要原材料，对该材料的电光调制性能开展模拟计算可以为电光调制器件的设计制造提供初步理论指导，对于电光调制器件性能乃至整個光纤通信系统性能的提高具有重要的意义。 1电光调制工作原理 电光调制的工作原理是基于电场对光波传输特性如偏振、相位等的改变[4-5]。改变外部电场强度及分布，可以实现光波强度、相位、偏振态等的改变，从而实现信号调制功能，这就是电光调制器[6]。由LiNbO3晶体材料制成的Mach Zehnder（M-Z）电光调制器拥有高的电光系数以及低的偏置电压，而且技术成熟[7]。目前，其被广泛应用于光纤通信系统中作为高速信号调制器。 M-Z电光调制器的结构由两个Y波导组成。输入光进入电光调制器后在第一个Y字型分支处将会分成两个相等的光束，分别在两条分路中传播[8-9]。当其中一个波导臂加载电场时，LiNbO3晶体的电光效应会改变波导的两条路径的光在真空中传播的速度与在外加电场中传播的速度的比值，并且波导中的光传输时间也会发生变化[10]。在两个波导合并的第二Y字形分支中，两个光束之间存在相位差。光学相干输出的光波电场[11]为： E（t）=E0expjω0t+φ1+φ22cosφ1-φ22（1） 其中φ1、φ2分别为两路光在两波导臂传播产生的相位移动，令φ1-φ2=Δφ，得： E（t）=E0expjω0t+φ1+φ22cosΔφ2（2） 式中Δφ是两束光上午相位差，可以表示为[11]： Δφ=mnalc-nblc=mlc（na-nb）（3）
古河特种光纤 掺铒光纤 古河公司提供的掺铒光纤, 设计应用于光放大器。这些被优化的掺铒光纤正被使用于要求高效能，低噪声及增益平坦的高品质掺铒光纤放大器（EDFA）中。 特性 --高性能，低噪声系数，增益平坦，低熔接损耗，保证光纤一致性，980nm或1480nm泵浦，高可靠性，有效着色，，OASIX模拟软件及相关参数，通过ISO9000及14000认证 主要应用 C波段，HE980，单级或多级的掺铒光纤放大器，在线中继器，980nm泵浦（低等-中等功率），增益平坦放大器，中等至高功率放大器，980nm泵浦（中等），MP980, 窄带掺铒光纤放大器, 高功率980nm泵浦, 用于L波段光纤放大器，是L波段光信号放大的有效解决方案。 铒-镱双包层光纤 产品简介 铒-镱双包层光纤是高功率光源和放大器的有用组成部分。利用现有的高功率泵浦，结合铒、镱之间的能量转换，可产生出1550nm附近输出数瓦功率的放大器。 特点 优化有效的离子浓度, 短器件中高掺铒浓度, 为1550nm附近输出数瓦功率的放大器提供范围从910nm到1060nm宽的泵浦波长窗口, 完成与普通的单模或色散位移光纤的低损耗连接 耦合光纤 产品简介 古河特种光电产品部提供一系列用于制造光耦合器的光纤产品。该系列产品能大大提高熔融光纤耦合器的性能。这些光纤具有125um标准包层直径，也有80um小直径。小直径使设计和包装的小型化成为可能。小公差、高数值孔径以及光纤生产工艺的成熟性及重复性，使得低损耗、受弯曲影响小、高可
靠性的器件可以大量生产。例如，我们的980nm光纤，其纤芯和包层的同心度为<=0.3um。只有这样，耦合器才有极低的熔接损耗（<0.1dB）。200Kpsi的拉力筛选，保证我们的光纤在更长的工作寿命里的可靠性，并且可以应用于高应力的工作环境，如小弯曲半径。 这些优越的光纤性能指标，源自我们在制作MCVD光纤预制棒时专业的设计，严格的工艺控制，以及大量生产特殊光纤所积累的广泛的经验。 无论是用于光分路、合路器，还是用于光网络中信号监控，或者在EDFA中耦合泵浦光和信号光，OFS 特殊光电产品部的标准125um包层耦合器光纤都是理想的选择。80um小直径耦合器光纤将自然地用于城域网的新微型器件，交互连结器件及光纤传感器（如陀螺仪）中。 主要应用 ·EDFA中的WDM, ·T AP耦合器·, 光分路、合路器·, 光纤光学陀螺仪,微型耦合器·，纤芯包层高同心度导致低熔接损耗，高数值孔径降低弯曲造成的光损耗，·双重的工作波长可用作泵浦光和信号光的WDM，80um 小包层直径用于微型器件，标准125um包层直径用于通信器件 保偏光纤 产品简介 古河特种光电产品部提供TruePhase保偏光纤。这类光纤可应用于通信系统中制作偏振敏感的元件。 TruePhase14xx拉曼光纤主要用于在拉曼增益模块中。拉曼增益模块是长距和40Gbps系统的主要器 件之一。因为光纤针对1400nm至1490nm范围而设计，所以采用此类光纤的拉曼泵浦光源可在此波长范围内提供高稳定的输出。 TruePhase1480是专门为使用1480nm泵浦光源的掺铒光纤放大器而设计生产的。 TruePhase1480可作为激光器的尾纤，也能用在泵浦合波器中，把多路泵浦光合到一路输出。 使用TruePhase1550，可使在1550nm工作的元器件，如铌酸锂相位调制器受益。此类光纤可作为激光器尾纤，保持了发射光的偏振状态。工作在1550nm使用较长光纤的装置如PMD补偿器，可选择250um的涂层外径而减小尺寸。 TruePhase光纤利用双应力产生体（SAPs）在纤芯内产生双折射。这样沿每个轴（快和慢）方向偏振的偏振光以不同的速度传播，两个偏振光的串扰可受到抑制，所以沿任何一轴的偏振光可保持偏振状态。 TruePhase光纤采用标准的工业设计，所以所有主要熔接设备生产厂的标准熔接程序都可使用。当熔接正确时，TruePhase光纤呈现出低损耗和高消光比。 主要应用 TruePhase14xx拉曼光纤：拉曼增益模块，拉曼泵浦尾纤，拉曼泵浦组合器 TruePhase1480：-掺铒光纤放大器，1480泵浦激光器尾纤，1480泵浦合波器TruePhase1550：外调制器，激光器尾纤，PMD补偿器，其他偏振敏感器件 双包层掺镱光纤(130um/ 210um)
电光调制器特性的调试 方啸 （南开大学物理科学学院，天津 300071） 【摘要】本文介绍了电光效应的基本原理，并阐述了电光调制器的结构、原理 和性能。之后作者通过设计实验和分析数据测量了静态法和动态法的消光比，并记录了不同直流偏压下将1/4波片放在不同位置对调制光强的影响。 【关键字】电光效应 电光调制器 消光比 光偏压法 1. 引言 在外场的作用下，晶体的光学性质会产生一定的变化，从而出现电光、磁光、热光光折变等效应。外场效应对晶体的宏观性质的影响，主要反映在晶体的折射率的变化上，这种变化虽然小，但足以改变光在晶体中传播的许多特性，因此可以达到用外场来控制光的传播方向、位相、强度、偏振态等，从而是输出光成为可利用的信号光。 这个实验——电光调制器特性的调试(The Debugging of Electro-optic Modulator)的主要目的是熟悉晶体的电光效应和电光调制的基本工作原理，掌握电光调制器主要性能的测试方法，了解电光调制器的应用。通过分析单轴晶体在外场作用下呈现的电光特性、双折射现象产生的原因，利用电光调制晶体在外场作用下是折射率椭球发生变化的现象，推导出晶体的各种特性，测定各种参数。 本实验所用的LiNbO 3电光调制晶体在不同外场作用下，光强被调制的情况作详细的分析，求出电光调制警惕的重要参数消光比和半波电压，并进一步求出LiNbO 3晶体的线性电光系数。 本文先介绍电光效应的原理，再详细讲解折射率椭球，第四部分介绍线性电光系数的计算，第五部分介绍电光调制器的结构和原理，最后介绍我们的实验。 2. 电光效应 电光效应的定义：晶体的折射率因外加电场而发生变化的现象称为电光效应。 折射率与外电场成比例改变的称为线性电光效应或普克尔效应，与外加电场的二次方成比例改变的称为二次电光效应。 电光效应的应用：光雷达、光存储、光通信等激光应用中的关键元件。 介电常数 各向同性介质满足 D E ε= (1) 而各向异性介质满足 (,1,2,3)i ij j D E i j ε== (2) 其中晶体的介电系数为二阶张量。晶体的介电常数ε与折射率n 之间满足： 2n ε= (3)
1. 什么是光电子技术？当前光电子技术备受重视的原因是什么？ 答：光电子技术是研究从红外波、可见光、X射线直至γ射线波段范围内的光波。电子技术，是研究运用光子和电子的特性，通过一定媒介实现信息与能量转换、传递、处理及应用的科学。因为光电子技术的飞速发展，使得光电子技术逐渐成为高新科学技术领域内的先导和核心，在科学技术，国防建设，工农业生产、交通、邮电、天文、地质、医疗、卫生等国民经济的各个领域内都获得了愈来愈重要的应用，特别是正逐渐进入人们的家庭，因此光电子技术备受重视。 2. 什么叫光的空间相干性？时间相干性？光的相干性能好差程度分别用什么衡量？它们的意义是什么？ 答：空间相干性是指在同一时刻垂直于光传播方向上的两个不同空间点上的光波场之间的相干性，空间相干性是用相干面积Ac来衡量，Ac愈大，则光的空间相干性愈好。 时间相干性是指同一空间点上，两个不同时刻的光波场之间的相干性，用相干时间 t c=L c／c来衡量，t c愈大，光的时间相干性愈好。 3. 世界上第一台激光器是由谁发明的？它是什么激光器？它主要输出波长为多少？ 答：1960年5月16日、美国梅曼博士、红宝石激光器、6943Å。 4. 自发辐射与受激辐射的根本差别是什么？为什么说激励光子和受激光子属同一光子态？ 答：差别在有没有受到外界电磁辐射的作用；因为有相同的频率、相位、波矢和偏振状态。 5. 为什么说三能级系统实现能态集居数分布反转要比四能级系统困难？ 答：因为三能级系统的上能级为E2，下能级为E1，在E2上停留的时间很短，而四能级系统在E3上呆的时间较长，容易实现粒子数反转。 6. 激光器的基本组成有哪几部分？它们的基本作用是什么？ 答：组成部分：工作物质、泵浦系统、谐振腔 工作物质提供能级系统、泵浦源为泵浦抽运让粒子从下能级到上能级条件、谐振腔起正反馈作用 7. 工作物质能实现能态集居数分布反转的条件是什么？为什么？对产生激光来说，是必要条件还是充分条件，为什么？ 答：工作物质要具有丰富的泵浦吸收带，寿命较长的亚稳态，要求泵浦光足够强；必要条件，因为它还以kkk谐振腔内以提供正反馈。 8. 光学谐振腔有稳定腔和非稳腔之分，非稳腔是不是指工作状态不稳定的腔？为什么？ 答：不是，满足0