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LiNbO3相位调制器概述目录TOC\o"1-3"\h\u20631LiNbO3相位调制器概述 122971.1器件的工作原理 1149781.2PM-IM转换工作原理 21.1器件的工作原理光波在各向异性晶体中传播时会产生双折射，导致偏振方向发生改变，偏振方向改变的程度与入射的偏振方向有关。受外界所加电场的影响，晶体的折射率将会发生改变，当光通过这类各向异性晶体时，其传输特性将发生变化，这种现象称为电光效应。LiNbO3晶体具有这样的特性，当在晶体两侧加上电极后，光波导的折射率随外界所加电场的大小关系如下式n=对式2−11进行微分，当晶体两侧所加电压为V时，有∆n=−式2−12中γ为晶体电光效应系数，n0为晶体的折射率，EE=晶体中的光载波在波导中沿着y轴方向传播，沿着晶体的z轴方向在晶体的两侧加上电场，此时外加电场不改变出射光的偏振态。图2-5LiNbO3相位调制器结构示意图[39]输入光场的幅度为E0，角频率为ω0，初始相位为φ0，晶体的长度为Eφ其中Δφ为在外加电场情况下引入的相位变化，L为晶体与所加电极作用总长度，ΔΔ式2−16中有令Vπ=dλΔ光场的初始φ0E1.2PM-IM转换工作原理 电光相位调制器通过改变输入到晶体两侧电极的电压，从而起到调制信号的作用。设调制到晶体的信号为ftE上式中ω0为载波信号的角频率，设mE对上式进行展开，由于高阶模式的幅值过小故可以忽略，有E由贝塞尔级数的性质我们可以知道J1i=R式2−22我们可以看出+1阶边带的信号和-1阶边带的信号的相位相反，幅度相同故光探测器上探测得到的光电流为0。故我们如果想要实现强度调制到相位调制的转换必须改变使得+1阶边带的信号和-1阶边带的信号幅度不相等或者让相位调制器的信号的±1阶边带的相位对称关系打破，从而±1阶的信号拍频得到的不能抵消，实现强度调制到相位调制的转换。通常我们可以采用高Q微环[41-42]对相位调制器的-1阶边带进行不同程度的增益或者衰减，使两个边带的幅度不相等，亦或是通过色散使得±1阶边带的信号的相位关系被打破。这里我们以高Q微环为例。设高Q微环对-1边带的增强或者衰减为T(f)[43]i=R在式2−23中由有Tf<1，故角频率为ω图2-6（a）相位调制器调制信号（b）经过带陷滤波微环的相位调制信号（c）PD探测得到的拍频信号响应[43]图2-6中，假设我们对相位调制器的+1阶边带进行如下图所示的衰减，即相位调制器的上边带进行了如下图所示的带陷滤波器，最终经过拍频得到的信号如下图c所示。带陷滤波器经过相位调制器最终PD探测得到的信号为一个带通形状。故

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