电光调制器常见参数定义及其测试方法

电光调制器的性能主要由几个参数决定，相对而言，插损、半波电压、带宽和消光比是最常见的，也是最经常问到的问题，本章节将介绍iXblue电光调制器常见参数的测量方法。

**1.1 插损 ** (Insertion loss-IL)

调制器的损耗主要是由于几个光传输过程中造成的光强衰减，例如光纤和铌酸锂波导之间的耦合、光在波导中传输的损耗等。对于强度调制器，需要通过调节调制器的DC偏压(Pin 1&2)，以测量调制器的最大传输（输出）功率。对于相位调制器，则无需偏压控制，直接测量输入和输出功率。需要注意的是有没有光学接头（通常为FC/APC），调制器的测量方法有区别，常规产品都是带光纤接头的，所以这里我们仅仅介绍这种测量方法。无光纤接头的测量方法，请联系我们提供详细的调制器手册。

将电光调制器输入功率和输出功率之差定义为插损：

接下来的部分描述关于带光纤接头的电光强度调制器的测量。

参考光功率的测量 ( Pref )：

强度调制器最大输出功率测量 ( Pout ):

备注：该测量包含因光纤接头错位及法兰匹配问题所带来的不确定性。

鉴于每个器件（接头、法兰）的质量和兼容性，预估光损耗如下：

FC/APC @1550 nm: DIL ≤ 0.25 dB 每个接头

FC/APC @1060 nm: DIL ≤ 0.4 dB 每个接头

FC/APC @850 nm: DIL ≤ 0.5 dB 每个接头

1.2 静态消光比 (Static Extinction Ratio - SER)

静态消光比仅仅适用于强度调制器，而非相位调制器。其被定义为，在无外接射频RF电信号的时候，强度调制器输出光的ON-(or Max)状态和OFF-(or Min)状态之间的最大动态范围。通过调节调制器的DC偏压(Pin 1&2)，以测量调制器的最大输出(ON)和最小输出(OFF)光功率，通过dB值表示：

备注：用于调节Pmin的DC电压可正可负。我们建议选择最接近光功率为零的那个Min点作为参考（以便最大程度的降低DC漂移）。如下图，0V左右两边各有一个Min点，左边Min点所对应的optical power数值更接近零。

1.3 动态消光比(Dynamic Extinction Ratio - DER )

动态消光比的测量需要接入射频RF电信号在调制器的射频端口，并且DC偏压设置在所做应用的合适工作点上(通常Quad+, Quad-, Min，详见调制器的偏压控制文章)。所以，动态消光比是和最终应用相关的。例如数字调制方式(10Gb/s，通过MX-LN-10调制)，如下图，通过PRBS产生射频电信号，偏压控制在Quad点上，通过高速示波器，我们测量的眼图最高和最低水平的比值-动态消光比是18.6dB（见示波器测量数值Ext. Ratio）。

没有特殊的物理原因解释为什么动态消光比和静态消光比不一样。但是，动态消光比通常测量的要比静态消光比低一些。我们的简单解释是，动态消光比测试中由于引入了射频信号、射频放大器、高速探测器和示波器等更多器件和设备，这些额外的噪声会导致动态消光比略低。

1.4 半波电压 (Vπ**) **

通常有两种半波电压的定义：直流偏压的半波电压VπDC和射频半波电压VπRF，下面将分别介绍。

1.4.1 **直流偏压的半波电压V~ π~DC 的测量(DC 偏压端口)**

直流偏压的半波电压VπDC仅仅适用于强度调制器，而非相位调制器（无偏压接口）。VπDC是电光调制器，通过DC偏压调节，传输的光波引入一个π相移所需的电压。对于强度调制器，即M-Z干涉仪，半波电压(V π )对应为将光输出功率从最大Pmax改变为最小Pmin时的DC偏压值，(参考调制器的传输曲线 MTF)，其测量方法同前面静态消光比的测量，只不过此时记录电压值的差值。

强度调制器传输曲线

1.4.2 射频半波电压V~ π~RF的测量(RF 射频端口)

射频半波电压VπRF是射频信号源的电压注入RF射频端口，输出的光波一个p相移所需的电压。对于强度调制器，该电压需将光输出功率从为最小P min (OFF状态)调制到最大P max (ON 状态)。对于数字调制，如前面眼图，眼图的张开(强度)的大小是通过改变射频驱动电压的大小而优化得到最好的动态消光比，此时注入调制器的射频电压称为射频半波电压VπRF。

1.4.2.1 强度调制器

1.4.2.2 相位调制器

对于相位调制器测量VπRF，必须将相位的变化转变为强度的变化。这有很多方法：其一包括45度入射相位调制器波导（偏振波导APE工艺不适用，通常iXblue 1微米及其以下波长调制器为偏振波导），建立一个干涉仪系统。其二可通过在一路光路中加入相位调制器，建议法布里-珀罗干涉仪。更多方法，请参考我们应用指南”相位调制器带宽测试”应用指南。

1.5 电回损****S11（Electrical return loss）及电光带宽S21（Electro-optical bandwidth）

S11是电回损，定义为射频电信号从调制器RF端口反射回信号源的比例(dB表示)。S21定义为注入调制器射频端口的电信号-3dB高频截止带宽。调制器的RF射频端的高频效率通常由电回损和电光带宽决定，用高速仪器比如光电探测器和矢量网络分析仪可测量出这些参数。强度调制器需要设置在正确的直流偏压点，并且输入射频弱信号(S11一般0dBm数量级，S21一般-15dBm数量级)，S11需要记录它在整个频率段的最大数值，S21测量时网络分析仪和高速光探测器需要被校准和去嵌，以确保测量出的电光带宽仅仅是调制器本身的。

Electro-optical bandwith (S 11 )

Electro-optical bandwith (S~21~）

特殊说明：调制器的带宽我们定义为-3dB带宽高频截止频率，此截止带宽并非指完全截止，超过此频率就无法使用；而是射频驱动功率加载到调制器时，衰减一半功率的频率点，超过-3dB带宽，调制器仍然可以使用，仅仅是射频衰减更高，调制效果变差。有些产品也会定义-6dB带宽，或者可用带宽(usable bandwidth)等参数。

iXblue厂家命名方式及其-3dB带宽：

-10: >10GHz, 甚至14GHz

-20: >18GHz

-40: >28GHz