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高性能的光纖通信系統要求對直流激光源發(fā)出的激光施行外調制。激光的外調制具有的優(yōu)點是高速率、大消光比、大光功率和消除半導體激光器內調制產生的光頻率跳變的“啁啾”現象。
電光調制是基于線性電光效應（普克爾效應）即光波導的折射率正比于外加電場變化的效應。電光效應導致的相位調制器中光波導折射率的線性變化，使通過該波導的光波有了相位移動,從而實現相位調制。單純的相位調制不能調制光的強度。由包含兩個相位調制器和兩個Y分支波導構成的馬赫－澤德（Mach-Zehnder）干涉儀型調制器能調制光的強度。
體塊型的光調制器比集成光學調制器需要更高的調制電壓，因此在光纖系統中都選用帶有光纖的集成光學調制器。理論上，用任何具有高速電光效應響應、能透過所使用激光的材料都能制作高速電光調制器�，F在適合用于光纖通信系統的調制器材料有鈮酸鋰（LiNbO3）、砷化鎵（GaAs）和聚合物（Polymer）。砷化鎵和聚合物調制器中的光波導為帶脊波導，它們與單模光纖光連接的損耗比鈮酸鋰波導與單模光纖要大得多。聚合物調制器的長期穩(wěn)定性尚不理想。因此當前實用光纖通信系統中都選用鈮酸鋰調制器。
鈮酸鋰條形光波導是用鈦擴散或退火質子交換方法提高了X-切或Z-切Y-傳鈮酸鋰晶片表面窄條內的折射率而制成的。在光纖通信用的1.3mm和1.55mm工作波長上，這種光波導能承受大于100毫瓦光功率的通過，而不會造成不可治愈的光損傷。
作為傳輸線的行波電極制作調制器比電極長度遠小于微波波長的集總電極制作的調制器有寬得多得多的調制帶寬。集總電極鈮酸鋰調制器的調制帶寬與電極長度乘積約小于2.2GHz·cm,而實驗驗證行波電極鈮酸鋰調制器有大于200GHz·cm的調制帶寬與電極長度乘積。OC-192/STM-64制式光纖通信系統優(yōu)質光發(fā)射機中所用的10Gb/s鈮酸鋰強度調制器的3dB電帶寬為8GHz或3dB光帶寬為15GHz。而OC-768/STM-256制式密集波分復用（DWDM）光纖系統光發(fā)射機中的40Gb/s調制器的3dB電帶寬應達到30GHz。
在電通信系統中,原始高速率數字信號電平的峰－峰值只有0.8V。因為數據率大于2.5Gb/s的鈮酸鋰調制器的半波電壓（Vp）較高，故都需要用驅動器來推動調制器。驅動器不僅要有很寬的工作頻帶，并且要能提供足夠大的微波輸出功率。例如：對于10Gb/s、Vp＝5.5V的調制器，需要驅動器具有75KHz 到8GHz的工作頻帶及20dBm（100mW）的1dB輸出功率。制作高速率的驅動器是非常困難的，因此制作具有低Vp的調制器是很受歡迎的。
當然，也要求調制器有良好的其他性能，如低的光插入損耗、大的消光比、小的光反射損耗、弱的電反射損耗和合適的啁啾（chirp）參量。
高速電光調制器有很多用途。高速相位調制器可用于相干光纖通信系統，在密集波分復用光纖系統中用于產生多光頻的梳形發(fā)生器，也能用作激光束的電光移頻器。
M－Z鈮酸鋰調制器有良好的特性，可用于光纖有線電視（CATV）系統、無線通信系統中基站與中繼站之間的光鏈路和其他的光纖模擬系統。
高速M－Z鈮酸鋰調制器除了用于上述的高數據率的數字光纖系統外，還可在光時分復用（OTDM）系統中用于產生高重復頻率、極窄的光脈沖或光孤子（Soliton），在先進雷達的欺騙系統中用作為光子寬帶微波移相器和移頻器，在微波相控陣雷達中用作光子時間延遲器，用于高速光波元件分析儀，測量微弱的微波電場等。
摘自《網絡通信世界》
