本文的目的是證明輸入到調制器兩臂的電壓與鈮酸鋰MZ調制器輸出中的啁啾之間的關系。

啁啾是高比特率光學系統中的關鍵部分，因為它會干擾系統距離的極限[1]。因為激光源保持在窄帶穩頻模式，外部調制器可以提供了一種減少或消除啁啾的方法。外部調制器通常是LiNbO3調制器或電吸收調制器。在本課中，基于工作電壓分析了LiNbO3引起的啁啾。

這里，對調制器在圖1所示的雙驅動設計中進行了分析（其中ΔV1=-ΔV2）。

圖1.雙驅動系統布局

圖2是MZ調制器參數設定窗口，其中MZ調制器以正交模式工作，外置偏壓位于調制器光學響應曲線的中點，使得偏壓強度為其峰值的一半。而消光系數設置為200dB，以避免任何由于不對稱Y型波導而導致的啁啾聲[2]。調制器被設置為以非歸一化的方式工作，這意味著電輸入信號將不會被歸一化。

圖2.MZ調制器參數設置

對于兩個臂的幾何形狀完全相同的雙驅動調制器。啁啾以驅動電壓的形式給出[3]：

其中V1和V2分別是施加到臂1和2的電壓。

根據方程式，為了實現調制器的零啁啾，施加的電壓之間的關系必須為V1=-V2。圖3顯示了輸入端口2和3的電壓以及脈沖序列。

圖3.輸入端口 2 (a) V1pp = 2.0V 和輸入端口 3 (b) V2pp = 2.0V 處的電信號，以實現調制器接近零的啁啾

結果如圖4所示。光信號的幅度從0到1mW不等。啁啾的振幅約為100 Hz（由于其值很小，可以認為實際上為零）。

圖4.調制器輸出口的光信號

顯然，頻率遠高于弛豫振蕩頻率的調制會導致不可接受的系統性能。

為了顯示啁啾值隨施加電壓變化的差異，峰間電壓設置為V1pp=3.0V，V2pp=1.0V，得到α=0.5。圖5顯示了電輸入信號。

圖5.輸入端口2（a）和輸入端口3（b）處的電信號，以實現調制器的α=0.5

實現的啁啾如圖6所示。光信號看起來是一樣的，但是，信號中的啁啾比圖4中顯示的要大得多。啁啾的振幅約為3 GHz。

圖6.調制器輸出口的光信號，α=0.5

對于α=-0.5，峰間電壓設置為V1pp=1.0V，V2pp=3.0V。結果如圖7所示。

圖7.調制器輸出口的光信號，α=-0.5

如本課所示，馬赫-澤恩德調制器中輸出信號的啁啾可以通過調節施加在調制器臂上的電壓來控制。有關馬赫曾德調制器啁啾的更多信息，請參閱參考文獻。

參考文獻：

[1]Cartledge, J.C.; Rolland, C.; Lemerle, S.; Solheim, A., “Theoretical performance of 10 Gb/s lightwave systems using a III-V semiconductor Mach-Zehnder modulator. IEEE Photonics Technology Letters, Volume: 6 Issue: 2, Feb. 1994, Page(s): 282 -284.

[2]Cartledge, J.C., “Performance of 10 Gb/s lightwave systems based on lithium niobate Mach-Zehnder modulators with asymmetric Y-branch waveguides”. IEEE Photonics Technology Letters, Volume: 7 Issue: 9, Sept. 1995, Page(s): 1090 -1092.

[3]AT&T microelectronics. “The Relationship between Chirp and Voltage for the AT&T Mach-Zehnder Lithium Niobate Modulators”. Technical Note, October 1995.