LiNbO₃电光调制器原理与法国Exail调制器偏置控制器，MBC-AN-LAB-A1光输出功率稳定±0.1 dB

Exail（原IXBlue）提供高性能铌酸锂电光调制器及配套偏置控制器解决方案。其电光调制器利用铌酸锂材料的泡克尔斯效应，实现光信号的强度、相位或偏振调制，工作频率覆盖0.1-40 GHz，适用于光纤通信（速率达70 Gbit/s）、量子技术、高功率激光器及空间通信等前沿领域。调制器核心参数包括4-5 dB典型插入损耗、50 mW最大输入功率，并通过脉冲配置优化功率限制。

针对调制器电压漂移难题，Exail推出调制器偏置控制器（MBC），提供精准直流偏压以稳定工作点。MBC支持自动偏置控制，可补偿热漂移、老化等因素引起的传输函数偏移，确保长期稳定性（光输出功率波动±0.1 dB）。系列包含带嵌入式光分路器（波长760-1625 nm，输入功率+6.4至+26 dBm）与无分路器型号（波长600-1600 nm，输入功率-15至+6 dBm），适配不同应用场景。产品以220×220×52 mm紧凑设计集成USB通信与FC/APC光接口，是提升马赫-曾德尔调制器效能的理想选择。

电光调制器介绍：

IXblue铌酸锂电光调制器是一种在电场作用下，将连续光信号转换为“调制”光信号（适用于传输信道）的元件。以强度调制器为例，其工作原理类似于照相机的快门：它会根据所施加电场的节奏开启和关闭。调制器每秒可完成数十亿次这样的操作，即以外加电场的频率运行，范围在0.1至40千兆赫兹之间。

机械系统无法实现每秒数十亿次的开关，因此只有“电光”效应能够做到这一点。这需要通过让光穿过一种特别敏感的材料——铌酸锂（LiNbO₃），并在施加电场的情况下改变光传播时的行为。

因此，调制器由一个宽6-9um、深4-5um被称为“波导”的光学电路与两个金电极组成，电极用于施加电压以诱导光改变其部分特性。光学电路由掺杂钛的铌酸锂制成，电场会改变该掺杂材料的折射率，即“泡克尔斯效应”。因此，光被迫跟随电场的调制而变化。铌酸锂的电光效应非常显著。这项技术可追溯至20世纪80年代，易于制造波导，并且与光纤高度兼容。

可被调制的光特性：

光是一种“电磁波”，其特征包括波长（两个波峰之间的距离）和传播方向。此外，还可通过以下特性进行表征：

Exail（原IXBlue）调制器提供三大系列，分别可用于调制光的上述三种特性（强度调制器、相位调制器和偏振调制器）。产品目录中还包含众多子型号。

电光调制器的主要应用：

电光调制技术最为人熟知的应用是在电信领域，用于光纤数据传输。电光调制器在将待传输信息编码至光信号的过程中发挥着至关重要的作用，随后该光信号能以极高速率（高达70 Gbit/s）通过光纤传输至全球各地。

然而如今，基于铌酸锂的电光调制器主要应用于其他更为复杂的场景：凡是需要对光信号进行极快速、极精密调制的场合，都离不开它。随着光子技术的兴起，这类组件对众多应用变得至关重要，包括：

-面向高能量与高功率应用的基于光纤的激光器

-量子技术（原子冷却/原子操控、量子通信——量子密钥分发等）

-空间激光通信及其他太空任务

-传感技术（激光雷达、分布式温度传感等）

电光调制器核心参数：

在使用电光调制器（EOM）时，可通过增加整体装置的复杂性来解决若干难题。若决定采用基于EOM的调制方案，需考虑并妥善管理以下参数：

EOM插入损耗：不同型号的插入损耗水平各异。通常，提升EOM的某项关键性能指标（例如消光比）可能对插入损耗产生负面影响。典型EOM插入损耗范围为4-5 dB。

最大输入/输出功率：典型最大输入功率约为50 mW（17 dBm）。此最大功率通常指平均功率。因此，可通过在输入光纤处采用脉冲信号而非连续波信号来突破此限制。调制输入信号可由声光调制器或直接调制激光二极管产生。然而，这会带来与EOM的V偏压稳定性相关的其他问题。采用脉冲配置以克服EOM平均输入功率限制的示例：

V偏压（V-bias）稳定性：这是使用EOM时最难处理的技术问题之一。EOM通常它容易受到热变化、热不均匀性、老化、光折变效应、静电荷积累等引起的漂移

这种漂移导致调制器传输函数沿水平方向移动；调制信号于是施加在变化的工作点上，这可能严重改变所得的调制效果。因此需要输入偏置电压V-bias，偏置电压的作用正是为了抵消这种效应。施加在直流电极上的偏置电压旨在选择调制器所需的工作点；补偿调制器可能发生的漂移，并锁定器件工作点，以维持稳定的运行条件。

偏置电压可由一个简单的电压源提供，并通过手动调整以达到所需的工作点。在此类条件下，如果调制器随时间发生漂移，将需要手动重新调整电压。在实验室环境中，对于低漂移调制器和稳定的环境条件，这或许是可行的。

然而，对于长期运行，特别是在所有需要应对温度变化条件的系统中，必须配备自动偏置控制电路，以便持续提供正确的直流电压并锁定所选工作点。

在下述示例中，传输曲线已发生漂移，如果偏置电压未得到修正，光调制信号的幅度和频率都将受到严重影响。

模拟MZ调制器偏置控制器规格书：

Exail 的调制器偏置控制器（MBC）为优化强度调制器性能提供了先进的解决方案。该控制器在提供精确偏置电压以选择并稳定调制器工作点方面表现突出，可确保在时间和温度变化条件下保持持续稳定的工作状态。与手动调节相比，Exail 的 MBC 是自动化台式仪器，无需持续监控和重复调整。MBC能够提升马赫-曾德尔干涉仪调制器的效率，非常适合对高性能和运行稳定性有要求的各类应用场景。具备带嵌入式抽头耦合器型号MBC-AN-LAB-A1/A2/A3/A4，MBC-AN-LAB-B1/B2与不带嵌入式抽头耦合器MBC-AN-LAB-A0，MBC-AN-LAB-B0。

输出功率稳定性：曲线图显示：在15小时内，输出功率 Pout 在约 -5 dBm 至 0.6 dBm 之间波动，总体保持稳定。

用户界面：

调制器偏置控制器配置：

带嵌入式抽头耦合器(tap-couplers)的型号：适用于MBC-AN-LAB-A1/A2/A3/A4，MBC-AN-LAB-B1/B2。EOM插入损耗约为 8 dB（5 dB 来自调制器，3 dB 来自分路器）全部型号的使用波长覆盖760~1625nm，输入光功率+6.4~+26dBm。可针对需要的使用参数选择对应的型号。

不带嵌入式抽头耦合器(tap-couplers)的型号：适用于MBC-AN-LAB-A0，MBC-AN-LAB-B0。全部型号的使用波长覆盖600~1600nm，输入光功率-15~+6dBm。可针对需要的使用参数选择对应的型号。