体电光调制器可用于各种应用。 它们可以轻松调制高达 10 千兆赫兹的光信号的幅度或相位。 体调制器非常适合具有高光功率或宽光谱带宽要求的应用。 了解这些调制器的工作原理以及如何使用它们将使您能够以最有效和最准确的方式进行测量并开发您的系统。
电光调制器的实际用途和应用（三）
宽带调制器
调制器设计用于在从直流到大约 100 MHz 的宽带宽内调制线性偏振光的幅度或相位，驱动电压相对较低。在这个频率范围内这些器件的电输入阻抗主要由电光晶体的电容决定。该电容范围从 4104 型调幅器的 10 pF 到 4002 和 4004 型相位调制器的 30 pF。信号发生器和频率合成器通常具有 50Ω 的输出阻抗，并且未针对驱动容性负载进行优化。然而，由于 30 pF 是一个相当小的电容，因此大多数信号发生器在低频 (<10 MHz) 和小信号电平下都是足够的驱动器。为驱动容性负载而优化的高压放大器也可用于有效驱动调制器。
在高频下，传输调制信号的电缆和调制器之间的阻抗不匹配会导致一部分射频信号反射回信号源。8 在信号源和调制器之间插入一个定向耦合器，如图 4 所示，可用于将反射功率重定向到匹配的终结器，从而保护信号源。用与调制器输入并联的 50W 负载端接驱动调制器的线路是改善系统阻抗匹配的简单方法。在相位调制器的驱动频率大于 100 MHz 和幅度调制器的驱动频率大于 200 MHz 时，此端接产生的 RC 极点将使对驱动信号的响应每十倍频降低 20 dB。由于调制器消耗的功率最小，因此选择的所有终端器的额定值都必须能够处理信号源或功率放大器的最大功率输出，这一点很重要。例如，要在 50Ω 系统中以 0.5 弧度的峰值相位偏移 m 对光束的相位进行正弦调制，需要使用 4002 型相位调制器的电源。这种高功率需要使用功率放大器和特殊的终端器。
宽带调制器的优势在于它为用户提供了选择任何调制频率甚至用非正弦波形调制的灵活性。 这很重要的应用包括光斩波和短脉冲锁模。 幅度调制器的另一个常见用途是用作幅度稳定器中的致动器，如图 5 所示。在这里，光电探测器测量激光强度的一部分，伺服系统使用该部分激光强度来调整幅度调制器的传输。 此应用中的一个重要考虑因素是调制器的非线性响应。 调制器对输入电压的响应斜率变化会导致闭环传递函数发生变化，这可能会破坏反馈回路的稳定性。
谐振调制器
许多应用需要以单一、固定的频率进行调制。特定应用所需的频率可以从几千赫兹到几千兆赫兹不等。在这些情况下，可以通过使用谐振电路实现真正的阻抗匹配，并降低所需的驱动电压。最简单的谐振器类型是 LC 谐振电路，如图 6 所示。在该电路中，调制器晶体和低损耗电感器用于形成串联谐振电路。在谐振时，谐振电路看起来像一个小电阻，其值取决于电感器的损耗。变压器用于将该电阻与 50Ω 驱动阻抗相匹配。通过与源阻抗匹配并使用低损耗元件，电容器两端的电压可以比输入电压高十倍以上，与宽带调制器相比，可降低半波电压。谐振电路的能量存储特性使这种降低的电压要求成为可能。例如，如果像以前一样使用 4001 型谐振相位调制器来产生 0.5 弧度的调制，则所需的功率将仅为
有两个因素限制了集总元件谐振器的性能。首先是电感器的功率处理能力。电感磁芯的饱和会限制可用于调制光束的 RF 输入功率。此外，大部分功率耗散发生在电感器中，过多的输入功率会将其烧毁。其次，在大于 50 MHz 的频率下，普通的集总电路元件很难制造。尺寸与工作 (RF) 波长相当的电路是有效的辐射器，因此很难分析。此外，由于集肤效应导致的辐射能量损失，传统的线路电路往往具有高有效电阻。完全被导电金属包围的外壳限制了电磁场，并为电流提供了大面积，同时消除了辐射和高电阻效应。这种腔体具有自然谐振频率，可用于替代高频谐振电路。9 New Focus 提供高达 10 GHz 的腔体谐振单频调制器，该频率受到电光材料中不断增加的射频损耗的限制本身
单频调制器的应用非常多样化。在音频领域，这些调制器用于光纤传感器和干涉测量应用以及低频锁定检测方案。中高频调制器（至 250 MHz）可用于锁模（AM 和 FM）、激光稳定、相敏检测和泵浦探针检测方案。频率高达 10 GHz 的调制器可用于 FM 光谱、激光稳定和激光线宽展宽实验。
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