iXblue公(gōng)司的NIR-MX800-LN和NIR-MPX800是超寬帶的振(zhèn)幅和相位電光調製器,能夠傳輸(shū)波長(zhǎng)從780到960nm的光學信號,帶寬高達40GHz。這係列調製器的芯片會被特別篩選,已保證780,850和950nm單模傳(chuán)輸特性。這款調製器可以使用在許多應用中:
對於通訊和(hé)數據傳輸,短距(jù)離通(tōng)訊(幾百米,SR4),它被集成(chéng)到調製模塊中,產生高達(dá)56Gb/s的數據;另外這係列調(diào)製器也常被用在科研,冷原子,原子鍾等原子(zǐ)物理中,他們可提供高的載波抑製,產(chǎn)生高品質的CS-DSB信號(Carrier Suppression Dual Side band signal)。
iXblue調製器是在(zài)近(jìn)紅外波段的(de)最佳選擇,波長覆(fù)蓋可從780-1080nm。 我們這裏將介紹製造NIR-MX800-LN和NIR-MPX800-LN調製器的加工工藝和各種(zhǒng)性能(néng)指標。
調製器外界(jiè)因素的幹擾
基於(yú)铌酸鋰基底的調製器的性能取決於很多外部參數(shù),例如光功率,溫(wēn)度和電加載(zǎi)過程。這些影響產生的結果分別(bié)稱為光折變效應(Photo-refractive),熱釋電效應(Pyroelectric),熱膨脹和應力效應(yīng)等。那麽(me)我們該如何(hé)做,才(cái)能(néng)降低(dī)上述不希望出現(xiàn)的效應呢?
光波導結構的選擇,铌酸鋰調製(zhì)器的基底(dǐ)切(qiē)向:
對(duì)於铌酸鋰調製器,通(tōng)常可以采取兩種切(qiē)向的基底。Z切向(電(diàn)場施加(jiā)方(fāng)向),這種調製器(qì)通常表征(zhēng)為(wéi)較(jiào)低的插入損耗(hào)和半波電壓V,它的電-光轉化的有效性更高。然而,熱釋電效果很強,導致調製(zhì)器漂移(調製器傳輸曲線不穩(wěn)定),而且一些(xiē)Z切向的調製器當測試環境(jìng)變化時(例如溫度)非常(cháng)難以控製。X切向(光波導相對電波導結構對稱)提供略微低於Z切(qiē)向的電光轉換效率(lǜ)(稍高的Vpi和插入損耗)。然而,X切向的調製器穩定性更好(hǎo),漂移被很大的限製,熱釋電效應非常(cháng)弱。也就是(shì)說,X切(qiē)向允(yǔn)許得到比Z切向更穩定的性能。
絕大多數iXblue調製器是基於X切向,即使在產品參(cān)數手(shǒu)冊上,我們的光學或電光參(cān)數看起來不如Z切向的(de)好(hǎo),但是可以保證調製器長時間的穩定(dìng)工作,插(chā)入損耗穩定,減少傳輸曲線漂移。
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Figure 1a : Z切向結構(gòu) |
Figure 1b : X切向結構 |
光波導加工工藝的選擇,光折變效應:
很多(duō)的研究已經證(zhèng)明了光折變的影響,其中製造工藝是影響光折(shé)變效(xiào)應的最大因(yīn)素,兩種技術目前被(bèi)應用:鈦擴散(Ti in-Diffusion)和(hé)退火(huǒ)質子交換(Annealed Proton Exchange),這兩種工藝是為了在铌(ní)酸鋰基底上增加波導的折射率(lǜ)。
鈦擴散技術最被廣(guǎng)泛使用,主要是光通訊領域(O,C,L波段)。事實上,這是一種比較容易(yì)實現的加工技術,它在加工過(guò)程中(zhōng)可以容易實現較(jiào)低的(de)光損耗。然而,這種工藝對於短波長(小於(yú)1310nm)展現出更(gèng)多光折變的影響。光波導(dǎo)的折射率隨(suí)激光(guāng)功率變化,表征為調製器傳輸曲(qǔ)線的漂移,消光比的變差和損耗(hào)的增(zēng)加。同時,光折變(biàn)效應隨(suí)時間變化,這導致標稱的參數不再(zài)穩定(dìng)。
退火質子(zǐ)交換工藝相比鈦擴散更難以實現。然後,這是為了實現調製器在近紅外波段工作的最佳技術。如下圖,退火質子交換工藝的激(jī)光閾(yù)值要遠遠高於鈦擴散工藝製(zhì)造出的調(diào)製(zhì)器。當入射激光功率較(jiào)高時,光折變效應出(chū)現時,波導的折射(shè)率隨時間變化,這將導致調製器(qì)不穩定(dìng),消光比的變差和光(guāng)學損耗的增加。
Figure 2 :插入損耗和消光比(bǐ)的對比,使用兩個結構相同的調製器,但是不同的製造工藝。鈦擴散(sàn)調製器參數隨時間抖動。左:退(tuì)火質子交換。右:鈦擴散
再一(yī)次聲明,即使在某些廠商的(de)參(cān)數手冊上,鈦擴(kuò)散工藝製造出的調(diào)製器在(zài)近紅外波段優於退火質子交換工藝,但(dàn)是鈦擴散工(gōng)藝的光折變效應會在低激光(guāng)功率時更早的介入,器件的性(xìng)能將(jiāng)不再受控。所有iXblue近紅外波段的調製(zhì)器使用退(tuì)火質子交換工藝,減小光折變的影響,提供更穩定的性能。
參考 : “Comparison of guided-wave modulators fabricated on LiNbO3 via Ti and APE”, R. A. Becker, Applied Phys. Lett. Vol.43, N°2, 1983."
所有iXblue近紅外調製器都是基(jī)於退(tuì)火(huǒ)質子交換(huàn)工藝,可以保證調製器長時間的穩定工作。
铌(ní)酸鋰基底的選擇,光折變效應
通(tōng)過摻雜不同材料的铌酸鋰基底,光折變效(xiào)應還可以進一(yī)步減小,例如摻雜氧化鎂的铌酸鋰基底(MgO-LiNbO3),摻雜(zá)的介質允許在自由載流子的複合過程中限製一些不利因素。退火質子(zǐ)交換工藝,加上MgO-LiNbO3能夠提高調製器的激光閾值,降(jiàng)低光折變的影(yǐng)響,這對短波長和(hé)高入射功率時尤其重要。
Figure 3 :使用退火質子交換工藝的NIR-MX800-LN調製器插入損耗(hào)隨時(shí)間的穩定(dìng)性變化
電光(guāng)效應,帶寬:
iXblue是光通訊行業超寬帶調製器的主要供應商之一,波長通常在O,C和L波段。通過高頻電極(jí)的特別設(shè)計,iXblue開(kāi)發了(le)在近紅外波段(780 nm, 850 nm, 930 nm)高(gāo)達40GHz的超寬帶調製器(qì),這(zhè)種調製器可用來產生上升沿為皮秒數(shù)量級的超短脈衝。 另一方(fāng)麵,這種調製器的阻(zǔ)抗接近50歐(ōu)姆,降低電子信號的回損,提高電光轉換的有效性(xìng)。
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Figure 4a : NIR-MX800-LN-20的S參數 |
Figure 4b : NIR-MX800-LN-20產生的光學脈衝 |
消光比:
使用退火質(zhì)子交換技術製造的光波導在近紅外波段還有其他的好處:
n ·如(rú)前麵所說,降低光折變影(yǐng)響
n ·能夠實現偏振片(piàn)功能(néng),濾掉雜散偏振態,提高消光比
iXblue生產最優的芯片,提供定(dìng)製化(huà)消(xiāo)光比大於30dB的調製器(qì)
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Figure 5a :傳輸函數(shù)的實測結(jié)果,消光比>30 dB |
Figure 5b : NIR-MX800和偏壓(yā)控製一起使用,消光比隨時間的變化 |
相(xiàng)關產品(pǐn):調製器偏壓控製和驅動
除了調製器,iXblue還提供(gòng)高(gāo)頻信號(hào)放大器(調製器驅動)和控製係統(Modulator Bias controler,調製器偏壓控製-MBC).這個產品對於(yú)客戶的應用做最大的優化:優化消光比的穩定性,超短上升沿的脈衝。
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Figure 6a :常規(guī)調製器-驅動-偏壓控製的係統搭建,MBC工業級 |
Figure 6b :常規調製器-驅動-偏壓控製的係統搭建,MBC科研級 |
iXblue-800nm波段外強度調製器 |
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780-850nm強度調製器,10GHz帶寬,+14dBm最大光功率 |
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750-850nm強度調(diào)製(zhì)器,20GHz帶寬,+14dBm最大(dà)光功(gōng)率 |
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*NIR-MX-LN係列1000nm波段強度調製器(qì)可選高(gāo)消光比高達30dB,低插損版本。 |
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iXblue-800nm波(bō)段相位調製器 |
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780-890nm相位調製器(qì),DC-150MHz帶(dài)寬(kuān),+14dBm最大光(guāng)功率,低至2V半波電壓 |
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780-890nm相位調(diào)製器,5GHz帶寬(kuān),+14dBm最大光功率 |
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780-890nm相位調製器,10GHz帶(dài)寬,+14dBm最大光(guāng)功率 |
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780-890nm相位調(diào)製器,20GHz帶寬,+14dBm最大光功率 |
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*NIR-MPX800-LN係列相(xiàng)位調(diào)製器,低(dī)半波電壓,高達25mW最(zuì)大輸入光功率。 |
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iXblue電光調製器射頻驅動器相(xiàng)關產(chǎn)品:
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低頻200MHz驅動,±20Vpp輸出 |
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DC-750MHz多格(gé)式驅動 |
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12GHz多功能射頻驅(qū)動(70ps-200ns脈寬(kuān)) |
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20GHz脈衝驅動,~5.2Vpp輸出 |
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*DR-VE-係列多功能驅動適合放大信號如:模擬、數字信號、脈衝(chōng)信號、可自定義功能優化。 |
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10GHz模擬驅動,0-9Vpp輸出 |
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10GHz高壓輸出模擬驅動,0-15.9Vpp輸出 |
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20GHz模擬驅動,0-9Vpp輸出(chū) |
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20GHz高壓(yā)輸出模擬驅(qū)動,0-15.9Vpp |
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40GHz模擬驅動,0-6.3Vpp輸出 |
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*DR-AN係列模擬驅動,具有優越的線性度,低噪(zào)聲,非常適合於模擬信號或接近於50%占空比特殊格式信號放大。 |
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12.5Gb/s NRZ/RZ數字信號高性能驅動,2-8Vpp輸出 |
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20Gb/s NRZ數字信(xìn)號驅動,2-8Vpp輸出 |
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22Gb/s高壓輸(shū)出數字信號驅動,高達13.5Vpp輸出 |
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40Gb/s NRZ/RZ數字信號驅動,6.3Vpp輸出 |
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*DR-DG係列數字驅動,適(shì)合於NRZ、RZ等各種數(shù)字格式信號放大,匹配各種數字信號調製應用。 |
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模擬應用偏(piān)壓控製(zhì)器,Q點鎖定,無導頻,超穩定 |
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數(shù)字應用、脈衝(chōng)應用、模擬應用偏壓(yā)控製器,四種自(zì)動偏(piān)置控製模(mó)式 |
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IQ調製(zhì)偏壓控製器(DC1&DC2-Min,DC3/DC phase-Q) |
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*自動(dòng)偏壓控製器可集成Tap-coupler方便(biàn)易用。 |
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