MZ調(diào)制器光纖通信系統(tǒng)中基于半導體激光器實現(xiàn)信號加載的方式有兩種：內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制。內(nèi)調(diào)制方式是通過直接調(diào)制半導體激光器的驅(qū)動電流而實現(xiàn)信號的加載。但在內(nèi)調(diào)制過程中，由于半導體激光器注入電流的變化會導致其激活區(qū)載流子濃度的變化，進而導致輸出光脈沖頻率的變化，即產(chǎn)生頻率“啁啾”現(xiàn)象。啁啾光脈沖在光纖中傳輸時，光纖的色散必然導致光脈沖的展寬，因而最終導致系統(tǒng)傳輸性能的惡化。而外調(diào)制方式由于將信號的加載過程和激光的產(chǎn)生過程相分離，可以有效地降低頻譜啁啾的產(chǎn)生，進而可以較大程度地提升系統(tǒng)的傳輸性能。目前主要有3種傳統(tǒng)的光調(diào)制器：直接調(diào)制分布反饋半導體激光器（DFB-LD）、電吸收外部調(diào)制（EAM），包括集成在DFB-LD芯片上的電吸收調(diào)制器和LiNbO3馬赫曾德爾（machzehnder）外部調(diào)制器。這些調(diào)制器的應用領(lǐng)域是由他們各自的帶寬、啁啾脈沖和波長相關(guān)性所決定的。前兩種方式不適合高速系統(tǒng)，LiNbO3馬赫曾德爾調(diào)制器可以生成高速、低啁啾的傳輸信號，而且特性與波長沒有關(guān)系，被認為是40GbpsWDM傳輸系統(tǒng)的最佳選擇?，F(xiàn)代光纖通信普遍采用干涉和電吸收兩種外調(diào)制方式。高速長途通信中最常用的是LiNbO3（鈮酸鋰）馬赫曾德爾（MZ）外調(diào)制器，它具有很多優(yōu)勢：采用行波電極，可獲得較高的工作頻率；調(diào)制信號的頻率啁啾非常??；性能的波長依賴很?。还鈸p耗較低；電光系數(shù)高；適用于多種碼型等。、電極電極MZ調(diào)制器是基于馬赫曾德干涉原理的電光調(diào)制器,其結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。它由兩個LiNbO3相位調(diào)制器、兩個Y分支波導和相應的驅(qū)動電極組成。兩個相位調(diào)制器借助LiNbO3晶體的電光效應實現(xiàn)光的相位調(diào)制，兩個Y分支波導完成分合光功能，驅(qū)動電極提供實現(xiàn)電光效應所需的驅(qū)動電壓。從連續(xù)波激光器發(fā)出的光載波信號進入調(diào)制器后，高速數(shù)據(jù)流以驅(qū)動電壓的方式加載到光載波信號上完成對光信號的調(diào)制。到達調(diào)制器的光載波信號被分成兩束振幅和頻率完全相同的光分別通過Y方向上的上下支路進行傳輸。在上下兩支路完全對稱的情況下，若不加調(diào)制電壓則通過上下兩支路匯合后的光信號與原來的光載波信號相同；若在調(diào)制區(qū)域加有調(diào)制電壓則由于電光感應改變了調(diào)制器材料的折射率從而使得兩支路信號出現(xiàn)相位差；根據(jù)相位差為0或者來實現(xiàn)光載波信號的相干相長或者相干相消，從而完成對光載波信號的調(diào)制。設在第一個Y分支處入射光波的表達式為：，這里是光載波角頻率，則經(jīng)過第一個Y分支波導后，各分支光波可表示為為：。（這里，我們不考慮Y分支器的非對稱性和MZ兩臂信號不一定等因素，假設消光比最大，即Y分支是按功率平分，分光比為1）。MZ調(diào)制器兩臂在外加電壓、的作用下，由電光效應產(chǎn)生的相位變化為：經(jīng)過第二個Y分支器匯合后，總的光波可表示為：MZM輸出光功率表示為：PIN為輸入光功率，VRF為VRF1與VRF2的差表示成驅(qū)動電壓形式，則LN-MZ調(diào)制的輸出光場可表示為：加載在MZ調(diào)制器兩臂的外加電壓由直流成分和射頻成分（相同的幅度，不同的相位）組成，分別表示為：得到：三個基礎(chǔ)數(shù)學公式：則MZM輸出光信號可以化簡為：這里，為兩臂的調(diào)制指數(shù)，此處。注：橫軸Vb應該是直流偏置電壓（上直流偏置電壓—下直流偏置電壓）為MZ調(diào)制器的轉(zhuǎn)換函數(shù)，Pi/Po為輸入/輸出光強，Vπ是一個描述MZ外調(diào)制器的標準參數(shù)，它表示將MZ外調(diào)制器輸出強度從最大調(diào)到最小需要改變的電壓值。Θ是本征相位，其值受機械、環(huán)境以及老化等因素的影響。最大傳輸點（FULL點）：偏置電壓為0；最小傳輸點（NULL點）：偏置電壓為；正交點：偏置電壓為一般根據(jù)不同的調(diào)制編碼方式來選擇不同的偏置點，如NRZ編碼一般用正交點調(diào)制而DPSK編碼一般采用NULL點（即最小傳輸點）調(diào)制。為了使工作點能夠長期處于穩(wěn)定的狀態(tài)，主要采用以下幾種方法：恒壓法、恒定功率法、穩(wěn)定的功率比的方法以及加入抖動信號等一系列方法。電光調(diào)制器的電光效應可以概括為，當電場施加在光正在傳輸?shù)慕橘|(zhì)時，引起的折射率變化、吸收率（電吸收）變化和散射變化。MZ調(diào)制器的分類：傅瑋論文MZ調(diào)制器內(nèi)部對波導的偏置電極的構(gòu)造有兩種不同的方式：x-cut（或者y-cut）和z-cut，當偏置電極置于波導的兩側(cè)時為x-cut（或者y-cut）的MZ調(diào)制器，當偏置電極置于波導之上時為z-cut的MZ調(diào)制器，如圖2.3。根據(jù)對MZ調(diào)制器上下兩個波導的偏置電壓的不同設計又可將MZ調(diào)制器分為單驅(qū)動的MZ調(diào)制器和雙驅(qū)動的MZ調(diào)制器。單驅(qū)動的MZ調(diào)制器，若只對其中一個波導添加偏置電場，則調(diào)制器工作在非平衡方式，會產(chǎn)生很大的啁啾，如圖2.4。圖2.4單驅(qū)動非平衡方式的MZ調(diào)制器如果對兩個波導同時添加偏置電場，單驅(qū)動的MZ調(diào)制器可工作在平衡方式，這樣可減小或消除啁啾，這時電信號將對光信號進行光強調(diào)制，如圖2.5，圖中的Vrf為調(diào)制電信號，Vdc為直流偏置電壓。雙驅(qū)動的MZ調(diào)制器，見圖2.6，通過對上偏置電壓（包括交流和直流）和下偏置電壓（包括交流和直流）的適當設置，可對光信號進行光強調(diào)制和相位調(diào)制（可產(chǎn)生啁啾）。MZ調(diào)制器的輸入輸出關(guān)系：當利用單驅(qū)動平衡方式的MZ調(diào)制器對信號進行光強調(diào)制時，其輸出光強隨輸入調(diào)制電壓變化的曲線如圖2.7（b）所示，調(diào)制框圖見圖2.7（a）。調(diào)制電壓對光信號進行光強調(diào)制，輸出的光信號如下圖所示，調(diào)制器的開關(guān)電壓為V（即光強最大值到最小值需要的驅(qū)動電壓）。當利用雙驅(qū)動的MZ調(diào)制器對光信號進行光強調(diào)制時，MZ調(diào)制器工作在推挽狀態(tài)下，其輸出光強隨輸入調(diào)制電壓變化的曲線和調(diào)制框圖如圖2.9所示。雙驅(qū)動的MZ調(diào)制器的輸入輸出關(guān)系為：Eout為調(diào)制器輸出電場，Ein為調(diào)制器輸入電場，為調(diào)制器半波電壓，V1、V2分別為上調(diào)制電壓（上交流電壓V1rf和上直流電壓V1dc之和）和下調(diào)制電壓（下交流電壓V2rf和下直流電壓V2dc之和），γ是考慮到輸入/輸出Y-分支器的非對稱性和M-Z兩臂損耗不一樣等因素而引入的參量，0≤γ≤1，消光比δ為最大光功率與最小光功率之比。完全消光情況下（即理想情況下），γ=1，由此上式可化為：由上式可看出，當V2＝-V1時，即MZ調(diào)制器工作在推挽方式，輸出電場隨上下驅(qū)動電壓的差值（V1-V2）變化，分兩種情況：①當Vπ≤V1-V2≤2Vπ時，只進行輸出電場的幅度調(diào)制，為負值，輸出電場Eout相對于輸入電場Ein相移π；②當0≤V1-V2≤Vπ時，也只進行輸出電場的幅度調(diào)制，為正值，輸出電場Eout相對于輸入電場Ein相移為0，相對情況①其相差為π。調(diào)制特性見下圖：當V2＝V1時，只對光信號進行相位調(diào)制(產(chǎn)生啁啾)，如后面講到的DPSK、AP