เพื่อตอบสนองความต้องการข้อมูลที่เพิ่มขึ้นของผู้คน อัตราการส่งข้อมูลของระบบสื่อสารใยแก้วนำแสงจึงเพิ่มขึ้นทุกวัน เครือข่ายการสื่อสารด้วยแสงในอนาคตจะพัฒนาไปสู่เครือข่ายการสื่อสารใยแก้วนำแสงที่มีความเร็วสูงมาก ความจุสูงมาก ระยะทางไกลมาก และประสิทธิภาพการใช้คลื่นความถี่สูงมาก ตัวส่งสัญญาณจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตัวส่งสัญญาณแสงความเร็วสูงส่วนใหญ่ประกอบด้วยเลเซอร์ที่สร้างคลื่นแสง อุปกรณ์สร้างสัญญาณไฟฟ้าแบบมอดูเลต และตัวมอดูเลตแสงไฟฟ้าความเร็วสูงที่มอดูเลตคลื่นแสง เมื่อเปรียบเทียบกับตัวมอดูเลตภายนอกประเภทอื่น ๆ ตัวมอดูเลตแสงไฟฟ้าลิเธียมไนโอเบตมีข้อดีหลายประการ เช่น ความถี่ในการทำงานกว้าง เสถียรภาพดี อัตราส่วนการลดทอนสูง ประสิทธิภาพการทำงานที่เสถียร อัตราการมอดูเลตสูง ชิปน้อย การเชื่อมต่อง่าย เทคโนโลยีการผลิตที่พัฒนาแล้ว เป็นต้น จึงมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในระบบส่งสัญญาณแสงความเร็วสูง ความจุสูง และระยะทางไกล
แรงดันครึ่งคลื่นเป็นพารามิเตอร์ทางกายภาพที่สำคัญอย่างยิ่งของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า มันแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไบแอสที่สอดคล้องกับความเข้มแสงเอาต์พุตของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าจากค่าต่ำสุดไปจนถึงค่าสูงสุด มันเป็นตัวกำหนดการทำงานของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าในระดับมาก วิธีการวัดแรงดันครึ่งคลื่นของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าอย่างแม่นยำและรวดเร็วมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเพิ่มประสิทธิภาพและปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ แรงดันครึ่งคลื่นของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้ารวมถึง DC (ครึ่งคลื่น)
แรงดันไฟฟ้าและคลื่นความถี่วิทยุ) แรงดันครึ่งคลื่น ฟังก์ชันการถ่ายโอนของตัวปรับสัญญาณไฟฟ้าเชิงแสงมีดังนี้:
หนึ่งในนั้นคือ กำลังแสงขาออกของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า
กำลังแสงขาเข้าของตัวปรับสัญญาณคือ;
ค่าการสูญเสียการแทรกของตัวปรับสัญญาณอิเล็กโทรออปติกคือเท่าใด
วิธีการที่มีอยู่สำหรับการวัดแรงดันครึ่งคลื่น ได้แก่ วิธีการสร้างค่าสุดขีดและวิธีการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า ซึ่งสามารถวัดแรงดันครึ่งคลื่นกระแสตรง (DC) และแรงดันครึ่งคลื่นความถี่วิทยุ (RF) ของตัวปรับสัญญาณได้ตามลำดับ
ตารางที่ 1 การเปรียบเทียบวิธีการทดสอบแรงดันครึ่งคลื่นสองวิธี
| วิธีค่าสุดขีด | วิธีการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า | |
| อุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ | แหล่งจ่ายไฟเลเซอร์ อุปกรณ์ปรับความเข้มแสงที่อยู่ระหว่างการทดสอบ แหล่งจ่ายไฟ DC ปรับได้ ±15V เครื่องวัดกำลังแสง | แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ อุปกรณ์ปรับความเข้มแสงที่อยู่ระหว่างการทดสอบ แหล่งจ่ายไฟ DC แบบปรับได้ ออสซิลโลสโคป แหล่งสัญญาณ (ไบแอส DC) |
| เวลาทดสอบ | 20นาที() | 5 นาที |
| ข้อได้เปรียบเชิงทดลอง | ทำได้ง่าย | การทดสอบที่ค่อนข้างแม่นยำ สามารถสร้างแรงดันครึ่งคลื่น DC และแรงดันครึ่งคลื่น RF ได้พร้อมกัน |
| ข้อเสียของการทดลอง | ระยะเวลาที่ยาวนานและปัจจัยอื่นๆ ทำให้การทดสอบไม่แม่นยำ การทดสอบผู้โดยสารโดยตรง แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงครึ่งคลื่น | ระยะเวลาค่อนข้างนาน ปัจจัยต่างๆ เช่น ความผิดพลาดในการประเมินความผิดเพี้ยนของรูปคลื่นขนาดใหญ่ เป็นต้น ทำให้การทดสอบไม่แม่นยำ |
วิธีการทำงานมีดังนี้:
(1) วิธีค่าสุดขีด
วิธีค่าสุดขีดใช้ในการวัดแรงดันครึ่งคลื่นกระแสตรงของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า ขั้นแรก โดยไม่มีสัญญาณปรับสัญญาณ จะทำการหาเส้นโค้งฟังก์ชันถ่ายโอนของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าโดยการวัดแรงดันไบแอสกระแสตรงและการเปลี่ยนแปลงความเข้มแสงเอาต์พุต จากนั้นจากเส้นโค้งฟังก์ชันถ่ายโอน จะหาจุดค่าสูงสุดและจุดค่าต่ำสุด เพื่อหาค่าแรงดันกระแสตรงที่สอดคล้องกัน Vmax และ Vmin ตามลำดับ สุดท้าย ผลต่างระหว่างค่าแรงดันทั้งสองนี้คือแรงดันครึ่งคลื่น Vπ = Vmax - Vmin ของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า
(2) วิธีการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า
วิธีการนี้ใช้การเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าเพื่อวัดแรงดันครึ่งคลื่น RF ของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า โดยเพิ่มแรงดันไบแอส DC และสัญญาณมอดูเลชั่น AC เข้าไปในตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าพร้อมกัน เพื่อปรับแรงดัน DC เมื่อความเข้มแสงเอาต์พุตเปลี่ยนไปเป็นค่าสูงสุดหรือต่ำสุด ในขณะเดียวกัน ก็สามารถสังเกตได้บนออสซิลโลสโคปแบบสองช่องว่า สัญญาณมอดูเลชั่นเอาต์พุตจะปรากฏความผิดเพี้ยนจากการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่า ความแตกต่างเพียงอย่างเดียวของแรงดัน DC ที่สอดคล้องกับความผิดเพี้ยนจากการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าสองจุดที่อยู่ติดกัน คือ แรงดันครึ่งคลื่น RF ของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้า
สรุป: ทั้งวิธีค่าสุดขีดและวิธีเพิ่มความถี่สามารถวัดแรงดันครึ่งคลื่นของตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าได้ในทางทฤษฎี แต่เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว วิธีค่าสุดขีดต้องใช้เวลาในการวัดนานกว่า และเวลาในการวัดที่นานขึ้นนั้นเกิดจากการผันผวนของกำลังแสงเอาต์พุตของเลเซอร์ ทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวัด ส่วนวิธีค่าสุดขีดนั้นจำเป็นต้องสแกนค่าไบแอส DC ด้วยค่าขั้นตอนเล็กๆ และบันทึกกำลังแสงเอาต์พุตของตัวปรับสัญญาณไปพร้อมๆ กัน เพื่อให้ได้ค่าแรงดันครึ่งคลื่น DC ที่แม่นยำยิ่งขึ้น
วิธีการเพิ่มความถี่เป็นสองเท่าเป็นวิธีการหาค่าแรงดันครึ่งคลื่นโดยการสังเกตคลื่นความถี่ที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า เมื่อแรงดันไบแอสที่ป้อนเข้าไปมีค่าถึงค่าหนึ่ง การบิดเบือนจากการเพิ่มความถี่จะเกิดขึ้น และการบิดเบือนของคลื่นนั้นไม่ชัดเจนนัก ยากที่จะสังเกตได้ด้วยตาเปล่า ด้วยวิธีนี้จึงหลีกเลี่ยงไม่ได้ที่จะทำให้เกิดข้อผิดพลาดที่สำคัญมากขึ้น และสิ่งที่วัดได้คือแรงดันครึ่งคลื่น RF ของตัวปรับสัญญาณอิเล็กโทรออปติก