Измерение параметров модуляции, создаваемой СВЧ интегрально оптическими фазовыми модуляторами

A. S. Luchinin, I. V. Malygin, S. I. Starikov

Аннотация


Статья посвящена разработке метода и аппаратуры для проведения измерений амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) интегрально оптических фазовых модуляторов (ИОФМ) в СВЧ-диапазоне при их производстве. Предложено использовать для наблюдения за параметрами модуляции и измерения АЧХ частотный детектор на основе линии задержки, подобно измерениям в радиотехнических диапазонах. Первым вопросом, на который необходимо было ответить, насколько достоверным является подход к оптическому колебанию как к низкочастотной электромагнитной волне. В оптическом диапазоне метод частотного детектора реализован с помощью разбалансированного интерферометра Маха — Цендера и фотодетектора. При проектировании и калибровке измерительной установки учтены особенности оптической реализации, связанные с дрейфом частоты лазеров и нестабильностью задержки в волоконно-оптических линиях. Разработан метод калибровки оптического частотного детектора с использованием результатов экспериментального наблюдения за поведением его выходного напряжения во время переходного процесса в лазере после включения питания. Разработан автоматизированный измерительный комплекс, позволяющий с высокой производительностью и высокой разрешающей способностью по частоте проводить измерения АЧХ ИОФМ в широком диапазоне частот от десятков МГц до 20 ГГц. Проведены испытания измерительного комплекса, подтвердившие возможность выбранного подхода и достоверность результатов измерения. Достоверность подтверждена путем сравнения параметров фазовой модуляции, создаваемой ИОФМ, полученными разработанной системой, с результатами измерения оптическим анализатором спектра.

Ключевые слова


интегрально оптический фазовый модулятор СВЧ; полуволновое напряжение; частотный детектор; разбалансированный интерферометр Маха — Цендера

Полный текст:

PDF

Литература


Лучинин А. С., Малыгин И. В. Измерение фазовых и амплитудных шумов полупроводниковых лазеров. Методика измерений. Калибровка. Результаты. Журнал радиоэлектроники. 2023;(8):1–28. DOI: https://doi.org/10.30898/1684-1719.2023.8.2.

Давыдов Ю. Т., Данич Ю. С., Жуковский А. П. и др. Радиоприемные устройства. А. П. Жуковский (ред.). М.: Высшая школа; 1989. 342 с.

Чистяков Н. И., Сифоров В. И. Радиоприемные устройства. М.: Радио и связь; 1989. 408 с.

Zhang S., Zhang X., Liu S., Liu Y. Measurement of modulation index and half-wave voltage of an electro-optical phase modulator with a dispersion-based phase filter. Optics Communications. 2012;285(24):5089–5093. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optcom.2012.07.039.

Zhang Y., Ma Y., Zhang Z., Zhang L., Zeng Z., Zhang S., et al. Frequency response measurement of high-speed electro-optic phase modulators via a single scan based on low-speed photonic sampling and low-frequency detection. Optics Express. 2019;27(22):32370–32377. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.27.032370.

Llopis O., Merrer P., Brahimi H., Saleh K., Lacroix P. Phase noise measurement of a narrow linewidth CW laser using delay lines approaches. Optics Letters. 2011;36(14):2713–2715. DOI: https://doi.org/10.1364/OL.36.002713.

Yang H., Gao Y., Wang L., Wang S., Qing P., Mao Y., et al. Frequency response measurement of electro-optic phase modulators using the time-frequency analysis method. Optics Express. 2021;29(26):42599–42606. DOI: https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe‑29-26-42599.

Пнев А. Б., Борисова А. В., Денисова Я. А., Степанов К. В., Жирнов А. А., Чернуцкий А. О. Минимизация погрешности измерения фазовых шумов узкополосного лазера c помощью интерферометра Маха–Цендера на основе волокна с сохранением поляризации. Измерительная техника. 2018;(5):37–42.

Атутов С. Н., Микерин С. Л., Симанчук А. Э., Сорокин В. А., Плеханов А. И. Измерение характеристик сверхвысокочастотных модуляторов излучения с помощью сканирующего интерферометра. Автометрия. 2016;52(6):67–75. DOI: 10.15372/AUT20160609.

Соколов В. С., Мальцев А. В., Морозов О. Г., Морозов Г. А., Ильин Г. И., Мисбахов Рус. Ш., и др. Анализатор амплитудно-частотных характеристик широкополосных электрооптических и оптоэлектронных устройств с минимизацией структуры и расширением диапазона измерений. Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2023;1(57):74–88. DOI: https://doi.org/10.25686/2306-2819.2023.1.74.

Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. 2‑е изд. М.: Высшая школа; 1988. 448 с.

Двайт Г. Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы, 4‑е изд. М.: Наука; 1973. 228 с.




DOI: https://doi.org/10.15826/urej.2025.9.4.001