马赫-曾德调制器原理与应用-课件

LOGO马赫－曾德尔调制器原理与应用**大学**学院**系Tim讲师LOGO2激光调制：在光通信系统中，把信息（电域）加载于光载波（光域）的过程。内调制：用调制信号直接改变激光器的振荡参数，从而改变激光输出特性以实现调制。外调制：在激光器输出外光路上放置调制器，改变激光载波的物理特性（强度、相位）。上节内容提要外调制器根据其原理的不同，可分为机械调制器、、声光调制器、磁光调制器。电光调制器LOGO3本节课内容：马赫－曾德尔调制器调制器简介调制器原理分析调制器的应用LOGO4铌酸锂晶体波导电极马赫－曾德尔调制器（MZM）铌酸锂晶体电光强度调制器1.调制器简介输入光信号强度调制的光信号外加电信号V电光效应特例：OOK调制LOGO5马赫－曾德尔调制器目前光通信系统中应用最广泛的调制器。其他应用领域：光载无线系统、微波光子系统等调制速度40Gbps消光比20dB插入损耗～3dBLOGO6本节课内容：马赫－曾德尔调制器调制器简介调制器原理分析调制器的应用LOGO7输入-输出关系2.调制器原理分析)]2(exp[00fjAEi)]2(exp[2101fjAEi)]2(exp[2202fjAEi)(tx)(txVV半波电压，引起光信号相位变化量为时所需的电压量))(22cos(tVVVVEEacdciout)()(tVVtxacdcdcV)(tVac直流偏置电压交流部分)2/cos(EioutE12-LOGO8dcV调制器的输入－输出关系图输入电信号输出光信号直流偏置点最大传输点（MATP）正交偏置点（QP）最小传输点（MITP）调制曲线输入模拟信号？调制失真？LOGO9调制失真QP偏置点附近的线性区其他直流偏置点？LOGO10调制器的输出))(22cos(tVVVVEEacdcinouttosmcV(t)VmacVVm2dcVV2))cos(cos(tEEminout当调制器工作于MITP时：，即VVdc2/))cos(2cos(tEEminout])12[(sin)(2012tnxJEmnni仅有奇次谐波输出（光载波被抑制）当调制器工作于MATP时：，即VVdc2))cos(cos(tEEminout)]2(cos)(2[020tnxJJEmnnin仅有偶次谐波和光载波输出同理，当调制器工作于QP时：输出同时具有载波和各次谐波2.调制器原理分析LOGO11仿真分析MITPMATPQPLD@193.1THz正弦波信号10GHz调制器光谱仪（OSA）2.调制器原理分析LOGO12本节课内容：马赫－曾德尔调制器调制器简介调制器原理分析调制器的应用LOGO133.调制器的应用调制器在光电子技术领域中的应用基于光学原理的微波信号产生高速光开关光通信中高级调制格式信号产生LOGO14MZM在光学微波信号产生中的应用光纤100...200m微微小区毫米波RF信号光耦合器中心局RoF系统示意图光通信与无线通信技术共同发展、相互交融，产生了光载无线电技术（RoF）。通过利用光学方法产生微波信号，可省去电光变换环节，直接利用光纤低损耗、大容量的优势进行微波信号的传输与分配，是RoF系统中的关键技术之一。目前基于MZM的光学倍频原理，可比较容易地产生几百GHz、甚至上THz的高频RF信号，不仅有效地克服了电子瓶颈，而且具有体积小、重量轻、抗电磁干扰等优势，已显示出广阔的发展潜力。LOGO153.调制器的应用光学微波信号产生mfmf工作在MITP点载波抑制mf20二倍频信号更高的倍频？MZMLDDCmf激光二极管窄带陷波器PD光电二极管MITPMATPLOGO16WangzheLi.Photonicgenerationofmicrowaveandmillimeterwavesignals[D].UniversityofOttawa,Canada.2013.进一步的研究继续提高频率倍数？输出频率限制？LOGO17随着“宽带中国”战略的提出，超大容量全光网络技术将迎来一次新的发展热潮。而光开关是实现网络节点中全光交换的关键器件之一，是未来光网络向着Tbit、甚至Pbit级超高速交换方向发展的必备支撑。基于铌酸锂电光效应的光开关不仅响应速度快、而且制作工艺相对简单、易于集成，是高速光开关的发展方向。MZM在高速光开关中的应用LOGO18MLL锁模激光器PPG脉冲图样发生器高速光开关MZMsync010101……驱动信号？LOGO19进一步的研究Kikuchi,N.，High-SpeedInP-BasedMach-ZehnderModulatorforAdvancedModulationFormats[C].IEEECompoundSemiconductorIntegratedCircuitSymposium(CSICS),2012:pp.1–4.2012Oct.14-17,LaJolla,CA.最大开关速度？LOGO20总结深入分析了MZM的工作原理介绍了MZM的结构、特点MZM在光电子学领域中的应用LOGO21思考两个MZM串连输入输出关系如何分析？MZM1LDDCmfMZM2DC???提示：需要考虑两个MZM不同偏置点的组合。LOGO22LOGO23激光调制在光通信系统中，把信息（电域）加载于光载波（光域）的过程。上节内容提要基站光纤中心局移动台移动台光收发机光收发机调制调制是实现信号光纤传输的前提！LOGO24“三网融合”、“物联网”等业务需求的出现持续推动着光纤通信系统向着高速率、大容量和长距离的方向发展。而随着通信速率的提升，光纤传输损伤，如色度色散、偏振模色散和非线性效应等逐渐成为制约系统性能的瓶颈。研究表明：各种高级调制格式，如DPSK、DQPSK、RZ-DPSK等，能明显减轻光纤传输损伤的影响，具有广阔的应用前景。这些高级调制格式的成功运用，已将光纤通信系统单波通信速率推向80Gbps、甚至超过100Gbps。MZM在高级调制格式产生中的应用LOGO25LOGO263.调制器的应用数字光通信高级调制格式信号产生数据信号电平在调制曲线两个相邻峰值之间变化“0”码“1”码光信号光相位相反！LOGO27相关研究进展[1]PeterJ.Winzer,Advancedmodulationformatsforhigh-capacityopticaltransportnetworks[J].IEEEJournaloflightwavetechnology,2006,24(12）:4711-4728.[2]YiDong,etal.RZ/CSRZ-DPSKsignalgenerationusingonlyoneMach-Zehndermodulator[C].2006,OFC.PaperJThB44.[3]Kikuchi,N.，High-SpeedInP-BasedMach-ZehnderModulatorforAdvancedModulationFormats[C].IEEECompoundSemiconductorIntegratedCircuitSymposium(CSICS),2012:pp.1–4.2012Oct.14-17,LaJolla,CA.