MZM及EAM的原理即特性公式推导.docx

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RoF 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 40 Gbit/ 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
-可编辑修改 -
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其中
V1 VDC 1 v1 (t )
V2 VDC 2 v2 (t )
VDC 1 为上臂的直流偏置电压， VDC 2 为下臂直流偏置电压， v1 (t) 为上臂的驱动电压，
v2 (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 E
(t)
E
ej (
0t0 )
0 为输入光场的振幅，
0 , 0 为光的频率与
in
0
，其中 E
初相位。 相位调制器的驱动电压为
V (t )
VDC VRF cos( RF t
) ，其中 VDC 为直流偏置电
压， VRF 为驱动电压的振幅，
RF , 0 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：
V (t) VDC VRF cos( RF t 0 )
V V
其中 V 为相位调制器产生附加相位为 时的电压，对应为整个光波相位周期的一半，