เดอะตัวปรับสัญญาณ Mach-Zehnderตัวปรับสัญญาณแบบ March-Zehnder (MZ Modulator) เป็นอุปกรณ์สำคัญสำหรับการปรับสัญญาณแสงโดยอาศัยหลักการแทรกสอด หลักการทำงานมีดังนี้: ที่ส่วนต่อขยายรูปตัว Y ที่ปลายด้านอินพุต แสงที่เข้ามาจะถูกแบ่งออกเป็นสองคลื่นแสงและเข้าสู่ช่องสัญญาณแสงคู่ขนานสองช่องเพื่อส่งผ่านตามลำดับ ช่องสัญญาณแสงทำจากวัสดุอิเล็กโทรออปติก โดยใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก เมื่อสัญญาณไฟฟ้าภายนอกเปลี่ยนแปลง ดัชนีหักเหของวัสดุจะเปลี่ยนแปลง ส่งผลให้ความแตกต่างของเส้นทางแสงระหว่างลำแสงทั้งสองไปถึงส่วนต่อขยายรูปตัว Y ที่ปลายด้านเอาต์พุต เมื่อสัญญาณแสงในช่องสัญญาณแสงทั้งสองมาถึงส่วนต่อขยายรูปตัว Y ที่ปลายด้านเอาต์พุต จะเกิดการบรรจบกัน เนื่องจากความแตกต่างของเฟสของสัญญาณแสงทั้งสอง จึงเกิดการแทรกสอดขึ้นระหว่างกัน แปลงข้อมูลความแตกต่างของเฟสที่นำโดยสัญญาณแสงทั้งสองให้เป็นข้อมูลความเข้มของสัญญาณเอาต์พุต ดังนั้น ฟังก์ชันการปรับสัญญาณไฟฟ้าลงบนตัวพาแสงจึงสามารถทำได้โดยการควบคุมพารามิเตอร์ต่างๆ ของแรงดันไฟฟ้าที่ป้อนให้กับตัวปรับสัญญาณแบบ March-Zehnder
พารามิเตอร์พื้นฐานของตัวปรับสัญญาณ MZ
พารามิเตอร์พื้นฐานของตัวปรับสัญญาณ MZ ส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของตัวปรับสัญญาณในสถานการณ์การใช้งานต่างๆ โดยพารามิเตอร์ทางแสงและทางไฟฟ้าที่สำคัญมีดังต่อไปนี้
พารามิเตอร์ทางแสง:
(1) แบนด์วิดท์เชิงแสง (แบนด์วิดท์ 3db) : ช่วงความถี่เมื่อแอมพลิจูดการตอบสนองความถี่ลดลง 3db จากค่าสูงสุด โดยมีหน่วยเป็น Ghz แบนด์วิดท์เชิงแสงสะท้อนถึงช่วงความถี่ของสัญญาณเมื่อตัวปรับสัญญาณทำงานตามปกติ และเป็นพารามิเตอร์สำหรับการวัดความสามารถในการส่งข้อมูลของตัวพาแสงในตัวปรับสัญญาณอิเล็กโทรออปติก.
(2) อัตราส่วนการลดทอน: อัตราส่วนของกำลังแสงสูงสุดที่ส่งออกโดยตัวปรับสัญญาณแสงไฟฟ้าต่อกำลังแสงต่ำสุด โดยมีหน่วยเป็นเดซิเบล อัตราส่วนการลดทอนเป็นพารามิเตอร์สำหรับการประเมินความสามารถในการสลับแสงไฟฟ้าของตัวปรับสัญญาณ
(3) การสูญเสียการสะท้อนกลับ: อัตราส่วนของกำลังแสงสะท้อนที่ปลายอินพุตของตัวปรับสัญญาณค่าการสูญเสียการสะท้อน (Return loss) คือค่าที่แสดงถึงกำลังแสงขาเข้า โดยมีหน่วยเป็นเดซิเบล (dB) ค่าการสูญเสียการสะท้อนกลับนี้สะท้อนถึงกำลังแสงที่ตกกระทบและสะท้อนกลับไปยังแหล่งกำเนิดสัญญาณ
(4) การสูญเสียการแทรก: อัตราส่วนของกำลังแสงขาออกต่อกำลังแสงขาเข้าของตัวปรับสัญญาณเมื่อถึงกำลังแสงขาออกสูงสุด โดยมีหน่วยเป็นเดซิเบล การสูญเสียการแทรกเป็นตัวบ่งชี้ที่วัดการสูญเสียกำลังแสงที่เกิดจากการแทรกเส้นทางแสง
(5) กำลังแสงอินพุตสูงสุด: ในระหว่างการใช้งานปกติ กำลังแสงอินพุตของตัวปรับสัญญาณ MZM ควรน้อยกว่าค่านี้เพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ โดยหน่วยเป็นมิลลิวัตต์
(6) ความลึกของการมอดูเลต: หมายถึงอัตราส่วนของแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตต่อแอมพลิจูดของคลื่นพาหะ ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์
พารามิเตอร์ทางไฟฟ้า:
แรงดันครึ่งคลื่น: หมายถึงความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นสำหรับแรงดันไฟฟ้าขับเคลื่อนเพื่อสลับตัวปรับสัญญาณจากสถานะปิดเป็นสถานะเปิด กำลังแสงเอาต์พุตของตัวปรับสัญญาณ MZM จะเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่องตามการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไบแอส เมื่อเอาต์พุตของตัวปรับสัญญาณสร้างความแตกต่างของเฟส 180 องศา ความแตกต่างของแรงดันไบแอสที่สอดคล้องกับจุดต่ำสุดที่อยู่ติดกันและจุดสูงสุดคือแรงดันครึ่งคลื่น โดยมีหน่วยเป็น V พารามิเตอร์นี้ถูกกำหนดโดยปัจจัยต่างๆ เช่น วัสดุ โครงสร้าง และกระบวนการ และเป็นพารามิเตอร์โดยธรรมชาติของตัวปรับสัญญาณตัวปรับสัญญาณ MZM.
(2) แรงดันไบแอส DC สูงสุด: ในระหว่างการใช้งานปกติ แรงดันไบแอสอินพุตของ MZM ควรน้อยกว่าค่านี้เพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ หน่วยเป็น V แรงดันไบแอส DC ใช้เพื่อควบคุมสถานะไบแอสของตัวปรับสัญญาณเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดการปรับสัญญาณที่แตกต่างกัน
(3) ค่าสัญญาณ RF สูงสุด: ในระหว่างการใช้งานปกติ สัญญาณไฟฟ้า RF ขาเข้าของ MZM ควรน้อยกว่าค่านี้เพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ หน่วยเป็น V สัญญาณความถี่วิทยุเป็นสัญญาณไฟฟ้าที่จะถูกมอดูเลตลงบนตัวพาแสง
วันที่เผยแพร่: 16 มิถุนายน 2568