Aby se uspokojila rostoucí poptávka lidí po informacích, přenosová rychlost optických komunikačních systémů se den ode dne zvyšuje. Budoucí optická komunikační síť se bude vyvíjet směrem k optické komunikační síti s ultra vysokou rychlostí, ultra velkou kapacitou, ultra dlouhými vzdálenostmi a ultra vysokou spektrální účinností. Vysílač je zásadní. Vysokorychlostní optický vysílač signálu se skládá hlavně z laseru, který generuje optický nosič, modulačního zařízení generujícího elektrický signál a vysokorychlostního elektrooptického modulátoru, který moduluje optický nosič. Ve srovnání s jinými typy externích modulátorů mají elektrooptické modulátory na bázi lithium-niobátu výhody široké provozní frekvence, dobré stability, vysokého poměru extinkce, stabilního pracovního výkonu, vysoké modulační rychlosti, malého cvrlikání, snadného propojení, vyspělé výrobní technologie atd. Jsou široce používány ve vysokorychlostních, velkokapacitních a dálkových optických přenosových systémech.
Půlvlnové napětí je vysoce kritický fyzikální parametr elektrooptického modulátoru. Představuje změnu předpětí odpovídající výstupní intenzitě světla elektrooptického modulátoru od minima k maximu. Do značné míry určuje elektrooptický modulátor. Přesné a rychlé měření půlvlnného napětí elektrooptického modulátoru má velký význam pro optimalizaci výkonu zařízení a zlepšení jeho účinnosti. Půlvlnové napětí elektrooptického modulátoru zahrnuje stejnosměrný proud (půlvlnný proud
napětí a radiofrekvence) půlvlnné napětí. Přenosová funkce elektrooptického modulátoru je následující:
Mezi nimi je výstupní optický výkon elektrooptického modulátoru;
Je vstupní optický výkon modulátoru;
Je vložný útlum elektrooptického modulátoru;
Mezi existující metody měření půlvlnného napětí patří metody generování extrémních hodnot a zdvojnásobování frekvence, které dokáží měřit půlvlnné napětí stejnosměrného proudu (DC) a půlvlnné napětí rádiové frekvence (RF) modulátoru.
Tabulka 1 Porovnání dvou metod měření půlvlnného napětí
| Metoda extrémních hodnot | Metoda zdvojnásobení frekvence | |
| Laboratorní vybavení | Napájení laseru Testovaný modulátor intenzity Nastavitelný stejnosměrný napájecí zdroj ±15V Optický měřič výkonu | Zdroj laserového světla Testovaný modulátor intenzity Nastavitelný stejnosměrný napájecí zdroj Osciloskop zdroj signálu (DC zkreslení) |
| doba testování | 20 minut() | 5 minut |
| Experimentální výhody | snadno proveditelné | Relativně přesný test Může současně získat stejnosměrné půlvlnné napětí a vysokofrekvenční půlvlnné napětí |
| Experimentální nevýhody | Dlouhá doba a další faktory, test není přesný Přímá zkouška pro cestující s jednosměrným půlvlnným napětím | Relativně dlouhá doba Faktory, jako je velká chyba odhadu zkreslení tvaru vlny atd., test není přesný |
Funguje to následovně:
(1) Metoda extrémních hodnot
Metoda extrémních hodnot se používá k měření stejnosměrného půlvlnného napětí elektrooptického modulátoru. Nejprve se bez modulačního signálu získá křivka přenosové funkce elektrooptického modulátoru měřením stejnosměrného předpětí a změny intenzity výstupního světla. Z křivky přenosové funkce se určí bod maximální a bod minimální hodnoty a získají se odpovídající hodnoty stejnosměrného napětí Vmax a Vmin. Rozdíl mezi těmito dvěma hodnotami napětí je nakonec půlvlnové napětí elektrooptického modulátoru Vπ=Vmax-Vmin.
(2) Metoda zdvojnásobení frekvence
Byla použita metoda zdvojnásobení frekvence k měření napětí v polovičním vlnovém rozsahu elektrooptického modulátoru. Současným přidáním signálu stejnosměrného předpětí počítače a střídavého modulačního signálu k elektrooptickému modulátoru se upravuje stejnosměrné napětí, když se intenzita výstupního světla změní na maximální nebo minimální hodnotu. Současně lze na osciloskopu s dvojitou stopou pozorovat, že výstupní modulovaný signál bude mít zkreslení s zdvojnásobením frekvence. Jediný rozdíl mezi stejnosměrným napětím odpovídajícím dvěma sousedním zkreslením s zdvojnásobením frekvence je napětí v polovičním vlnovém rozsahu elektrooptického modulátoru.
Souhrn: Jak metoda extrémních hodnot, tak metoda zdvojnásobení frekvence mohou teoreticky měřit půlvlnné napětí elektrooptického modulátoru, ale pro srovnání, metoda výkonných hodnot vyžaduje delší dobu měření a delší doba měření bude způsobena kolísáním výstupního optického výkonu laseru, což způsobuje chyby měření. Metoda extrémních hodnot vyžaduje skenování stejnosměrného předpětí s malým krokem a současně zaznamenávání výstupního optického výkonu modulátoru, aby se získala přesnější hodnota stejnosměrného půlvlnného napětí.
Metoda zdvojnásobení frekvence je metoda určení půlvlnného napětí pozorováním průběhu zdvojnásobení frekvence. Když aplikované předpětí dosáhne určité hodnoty, dochází k zkreslení násobení frekvence a zkreslení průběhu není příliš znatelné. Není snadné ho pozorovat pouhým okem. Tímto způsobem nevyhnutelně dochází k výraznějším chybám a to, co měří, je vysokofrekvenční půlvlnové napětí elektrooptické modulace.