NIR-MX800-LN及NIR-MPX800-LN係列介紹

iXblue公司的NIR-MX800-LN和NIR-MPX800是超寬帶的振幅和相位電光調製器，能夠傳輸波長從780到（dào）960nm的光學信號,帶寬高（gāo）達40GHz。這係列調製器的芯片會被特別篩選，已保證（zhèng）780,850和950nm單模傳輸特（tè）性。這（zhè）款調製器可以使用在許多應用中：

對於通訊（xùn）和數據傳輸，短距離通訊(幾（jǐ）百米，SR4)，它被集成到調製模塊中，產生高達56Gb/s的數據；另外這係列調（diào）製器（qì）也常被用在科研，冷原子，原子鍾等原子物理中，他（tā）們可提供高的載波抑製，產生（shēng）高品質的CS-DSB信號(Carrier Suppression Dual Side band signal)。

iXblue調製器是在近紅外波段的最佳選擇，波長覆蓋（gài）可從780-1080nm。 我們這裏將介紹製造NIR-MX800-LN和NIR-MPX800-LN調製器的加工工藝和各種性能指標。

調製器外界因素的幹擾

基於铌酸鋰基底的調製器的性（xìng）能取決於很多外部參數，例（lì）如光功率，溫度和電加載過程（chéng）。這些（xiē）影（yǐng）響產生的結果分別（bié）稱為光（guāng）折變效應(Photo-refractive)，熱釋電效應(Pyroelectric)，熱膨（péng）脹（zhàng）和應力效應等。那麽我們該如何做，才能降低上述（shù）不希望出現的效應呢？

光波導結（jié）構的選擇，铌酸鋰調製器的基底切向：

對於铌酸鋰調（diào）製器，通常可以采取兩種切向的基底。Z切向（電場施（shī）加方向），這種調製器通常表征為較低的（de）插入損耗和半波電（diàn）壓V，它（tā）的電-光（guāng）轉化的有效性更高。然而，熱釋（shì）電效果很強，導致調製器漂移（調製（zhì）器傳輸曲線不穩定），而且一些Z切向的調製器當測（cè）試環境變化時（shí）（例如溫度）非常難（nán）以控製。X切向（xiàng）（光波（bō）導相對電波導結構對稱）提供略微低於Z切向的電光轉換效率(稍高的Vpi和插入損耗)。然而，X切向的調製器穩定性更好，漂移被很大（dà）的限製，熱釋電效（xiào）應非常弱。也就是說，X切向允許得到比Z切向更穩定的性能。

絕大多數（shù）iXblue調製器是基於X切向，即使在產品（pǐn）參數手冊上，我（wǒ）們的光學或電光參數看（kàn）起來不如Z切向的（de）好，但是可以保證調製器長時間的穩定工作，插入損耗穩定，減少（shǎo）傳輸曲線漂（piāo）移。

光波導加工工藝的選擇，光折變效應：

很多的研究已經證明了光折（shé）變的影響，其中製造工藝是影響（xiǎng）光折變效應的最大因素，兩種技術目前被應用：鈦擴散(Ti in-Diffusion)和退火質子交換(Annealed Proton Exchange)，這兩種工藝是為了在铌酸鋰基底（dǐ）上增加波導的折（shé）射率。

鈦擴散技術最（zuì）被廣泛使用，主要是光通訊領域（O,C,L波（bō）段）。事實上，這是一種比較容易實現的加工技術，它在加工過程中可以容易（yì）實（shí）現（xiàn）較低的光損耗。然而，這種工藝對於短（duǎn）波長（小於1310nm）展現出更多光折變的影響。光波（bō）導的折射率隨激光功率變化，表征為調（diào）製器傳輸曲線的漂移，消光比的變差和損耗的增加。同時，光折變效應隨時間變化，這導致標稱的參數不再穩定。

退火質子交換工藝（yì）相比鈦擴散更難以實現。然後，這（zhè）是（shì）為了實現調製（zhì）器在近紅外波段工作的最佳技術。如下圖（tú），退火質子交換工藝的激光閾值要遠遠高於鈦擴散工藝製造出的調製器。當入（rù）射激（jī）光功率較高時，光折（shé）變效應出現時，波導的折射率隨時間（jiān）變化，這將導致（zhì）調製器不穩定（dìng），消光比的變差和光學損耗的增加。

Figure 2 :插入損耗和消光比的對比，使用兩（liǎng）個結構相同的調（diào）製（zhì）器（qì），但是（shì）不同的製造工藝（yì）。鈦擴散調製器（qì）參數（shù）隨時間抖動。左：退火質子交換。右：鈦擴（kuò）散

再一次聲明，即使（shǐ）在某些廠商的參數手冊上，鈦擴散工藝製造出的調製器在（zài）近紅外波段優於退火質子交換工藝，但是鈦擴散工藝的（de）光折變效應會在低激光（guāng）功率時（shí）更早的介入（rù），器件的性能將不再受控。所有iXblue近紅外波段的調（diào）製（zhì）器使（shǐ）用退火質子交換工藝，減小光折變的影響，提供更穩定的性能。

參（cān）考 : “Comparison of guided-wave modulators fabricated on LiNbO3 via Ti and APE”, R. A. Becker, Applied Phys. Lett. Vol.43, N°2, 1983."

所有iXblue近紅外（wài）調製器都是基於退（tuì）火質子交換工藝，可以保證調製器長時間（jiān）的穩定工作。

铌酸鋰基底的選擇，光（guāng）折變效應

通過摻雜不同（tóng）材料的铌酸鋰基底，光折（shé）變效應還可以進一步減小，例如摻雜氧（yǎng）化鎂的铌（ní）酸鋰基底(MgO-LiNbO3)，摻雜的（de）介質允許在自由載流（liú）子的複合過程中限製一些不利因素。退火質子交換（huàn）工藝，加上MgO-LiNbO3能夠提高調製器（qì）的激光閾值，降低光折變的影響，這對（duì）短波長和高入射功率（lǜ）時尤其重要。

Figure 3 :使用退（tuì）火質子交換工藝的NIR-MX800-LN調製（zhì）器插入損耗隨時間（jiān）的穩定性變化

電光效應（yīng），帶寬：

iXblue是光（guāng）通訊行業超寬帶調製器的主要供應商之一，波長通常在O,C和L波段。通過高（gāo）頻電極的特別設計，iXblue開（kāi）發了在近紅外波（bō）段(780 nm, 850 nm, 930 nm)高達40GHz的超寬帶調製器，這種調製器可用來產生上升沿為皮秒數量級的超短（duǎn）脈（mò）衝。 另一（yī）方麵，這種調製器的（de）阻抗接近（jìn）50歐姆，降低電子信號的回損（sǔn），提高電光轉換的有效性。

消光比（bǐ）：

使用退火質子交換技術製造的光波導在近紅外（wài）波段還有（yǒu）其他的好處：

n ·如前麵所說，降低光折變影響

n ·能夠實現偏振片功能，濾掉雜散偏振態，提高消光比

iXblue生產最優的（de）芯片，提供定（dìng）製化消光比大於30dB的（de）調製器

相關（guān）產品：調製器偏壓控製和驅動（dòng）

除了調（diào）製器，iXblue還提供高頻信號放（fàng）大器（調製器驅動）和控製係統（tǒng）(Modulator Bias controler,調製器偏壓控製-MBC).這個（gè）產品（pǐn）對於客戶的應（yīng）用（yòng）做最大的優化：優化消光比的穩定性，超短上升沿的脈衝。

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