مدولاتور ماخ-زندر چیست؟

مدولاتور ماخ-زندر(مدولاتور MZ) وسیله‌ای مهم برای مدولاسیون سیگنال‌های نوری بر اساس اصل تداخل است. اصل کار آن به شرح زیر است: در شاخه Y شکل در انتهای ورودی، نور ورودی به دو موج نوری تقسیم می‌شود و به ترتیب برای انتقال وارد دو کانال نوری موازی می‌شود. کانال نوری از مواد الکترواپتیکی ساخته شده است. با بهره‌گیری از اثر فوتوالکتریک آن، هنگامی که سیگنال الکتریکی خارجی اعمال شده تغییر می‌کند، ضریب شکست ماده خود آن می‌تواند تغییر کند و در نتیجه اختلاف مسیر نوری متفاوتی بین دو پرتو نوری که به شاخه Y شکل در انتهای خروجی می‌رسند، ایجاد شود. هنگامی که سیگنال‌های نوری در دو کانال نوری به شاخه Y شکل در انتهای خروجی می‌رسند، همگرایی رخ می‌دهد. به دلیل تأخیر فاز متفاوت دو سیگنال نوری، تداخل بین آنها رخ می‌دهد و اطلاعات اختلاف فاز حمل شده توسط دو سیگنال نوری را به اطلاعات شدت سیگنال خروجی تبدیل می‌کند. بنابراین، عملکرد مدولاسیون سیگنال‌های الکتریکی بر روی حامل‌های نوری را می‌توان با کنترل پارامترهای مختلف ولتاژ بارگذاری مدولاتور March-Zehnder به دست آورد.

پارامترهای اساسی ازمدولاتور MZ

پارامترهای اساسی مدولاتور MZ مستقیماً بر عملکرد مدولاتور در سناریوهای کاربردی مختلف تأثیر می‌گذارند. از جمله آنها، پارامترهای نوری و پارامترهای الکتریکی مهم به شرح زیر است.

پارامترهای نوری:

(1) پهنای باند نوری (پهنای باند 3db): محدوده فرکانسی زمانی که دامنه پاسخ فرکانسی از حداکثر مقدار 3db کاهش می‌یابد، با واحد گیگاهرتز. پهنای باند نوری محدوده فرکانسی سیگنال را هنگامی که مدولاتور به طور عادی کار می‌کند، منعکس می‌کند و پارامتری برای اندازه‌گیری ظرفیت حمل اطلاعات حامل نوری درمدولاتور الکترواپتیکی.

(2) نسبت خاموشی: نسبت حداکثر توان نوری خروجی توسط مدولاتور الکترواپتیکی به حداقل توان نوری، با واحد دسی‌بل. نسبت خاموشی پارامتری برای ارزیابی قابلیت سوئیچ الکترواپتیکی یک مدولاتور است.

(3) تلفات بازگشتی: نسبت توان نور منعکس شده در انتهای ورودیمدولاتوربه توان نور ورودی، با واحد دسی‌بل. تلفات بازگشتی پارامتری است که توان تابشی منعکس شده به منبع سیگنال را نشان می‌دهد.

(4) افت ورودی: نسبت توان نوری خروجی به توان نوری ورودی یک مدولاتور هنگامی که به حداکثر توان خروجی خود می‌رسد، با واحد دسی‌بل. افت ورودی شاخصی است که افت توان نوری ناشی از ورود یک مسیر نوری را اندازه‌گیری می‌کند.

(5) حداکثر توان نوری ورودی: در طول استفاده عادی، توان نوری ورودی مدولاتور MZM باید کمتر از این مقدار باشد تا از آسیب دیدن دستگاه جلوگیری شود، که واحد آن mW است.

(6) عمق مدولاسیون: به نسبت دامنه سیگنال مدولاسیون به دامنه سیگنال حامل اشاره دارد که معمولاً به صورت درصد بیان می‌شود.

پارامترهای الکتریکی:

ولتاژ نیم موج: به اختلاف ولتاژ مورد نیاز برای ولتاژ محرک جهت تغییر حالت مدولاتور از حالت خاموش به حالت روشن اشاره دارد. توان نوری خروجی مدولاتور MZM به طور مداوم با تغییر ولتاژ بایاس تغییر می‌کند. هنگامی که خروجی مدولاتور اختلاف فاز ۱۸۰ درجه ایجاد می‌کند، اختلاف ولتاژ بایاس مربوط به نقطه حداقل و نقطه حداکثر مجاور، ولتاژ نیم موج با واحد V است. این پارامتر توسط عواملی مانند ماده، ساختار و فرآیند تعیین می‌شود و یک پارامتر ذاتی است.مدولاتور MZM.

(2) حداکثر ولتاژ بایاس DC: در طول استفاده عادی، ولتاژ بایاس ورودی MZM باید کمتر از این مقدار باشد تا از آسیب دیدن دستگاه جلوگیری شود. واحد آن V است. ولتاژ بایاس DC برای کنترل حالت بایاس مدولاتور برای برآورده کردن نیازهای مختلف مدولاسیون استفاده می‌شود.

(3) حداکثر مقدار سیگنال RF: در طول استفاده عادی، سیگنال الکتریکی RF ورودی MZM باید کمتر از این مقدار باشد تا از آسیب دیدن دستگاه جلوگیری شود. واحد آن V است. سیگنال فرکانس رادیویی، سیگنال الکتریکی است که قرار است روی یک حامل نوری مدوله شود.