AWG zur präzisen Steuerung elektrooptischer Modulatoren

Anwendungen in den Bereichen Optik, Photonik und gepulste Laser, die von elektro-optischen Modulatoren angetrieben werden, sind heute weithin bekannt. Eine neue Welle von Wissenschaftlern verschiebt die Grenzen und wendet diese Technologien in verschiedenen Bereichen an, z. B. Lidar für die Automobilindustrie, medizinische Lösungen, Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Quantentechnologie und Lasersensoren.

Die Bewältigung der komplexen Prüfaufgaben, der Zeitdruck bei der Markteinführung und die sich entwickelnden Anforderungen der Anwendungen haben dazu geführt, dass Arbitrary Waveform and Function Generators (AWG) als hochmoderne Lösung anerkannt werden. Diese Generatoren bieten eine unvergleichliche Flexibilität und geben Ingenieuren ein leistungsfähiges Werkzeug an die Hand, um eine Vielzahl von Impulsen, Signalen und Modulationen zu erzeugen.

Unterschiedliche Anwendungen erfordern spezifische Signaltypen. Beispiele für AWG-Anwendungen sind:

• Erzeugung von Hochgeschwindigkeitsimpulsen mit hoher Amplitude für die direkte Ansteuerung von elektrooptischen Modulatoren.
• Erzeugung verschiedener Signale und Pulse als Stimuli für quantenoptische Anwendungen.
• Erzeugung von Impulsen zur Ansteuerung gepulster Laserdioden.

Integriert-optische Wellenleiter leiten, ähnlich wie optische Fasern, das Licht auf vorgegebenen Wegen. Der Wellenleiter besteht aus einem Kanal mit einem höheren Brechungsindex als das umgebende Material.

Diese Wellenleiter leiten das Licht durch interne Totalreflexion an den Kanalwänden. Der Single-Mode-Betrieb ist entscheidend für die Funktionsfähigkeit von integriert-optischen Elementen, die in der Kommunikationstechnik oft mit Glasfasern integriert werden.

Der lineare elektrooptische Effekt oder Pockels-Effekt beinhaltet eine Änderung des Brechungsindex eines optischen Materials, wenn ein äusseres elektrisches Feld angelegt wird.

Lithiumniobat (LiNbO3) ist aufgrund seines elektrooptischen Verhaltens das bevorzugte Material für integriert-optische Modulatoren. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes ändert sich der Brechungsindex, was zu einer Phasenverschiebung des geführten Lichts führt. Dies ermöglicht eine Modulation bei hohen Frequenzen im Gigahertz-Bereich.

Durch Einfügen eines Phasenmodulators in ein integriertes Mach-Zehnder-Interferometer entsteht ein Amplitudenmodulator. Durch Anlegen einer Spannung wird eine relative Phasendifferenz erzeugt, die die Übertragung des Geräts zwischen Minimal- und Maximalwerten steuert. Der Arb Rider AWG-5000 Arbitrary Waveform Generator ermöglicht die Erzeugung von Modulationsspannungen mit sehr schmalen Impulsen, die elektro-optische Modulatoren ohne externe Verstärkung direkt ansteuern.

Ein Phasenmodulator, der in ein Mach-Zehnder-Interferometer integriert ist, bildet einen Amplitudenmodulator.

Durch das Anlegen einer Spannung wird eine relative Phasendifferenz erzeugt, die die Übertragung des Geräts zwischen minimalen (Pmin) und maximalen (Pmax) Werten steuert. Die Halbwellenspannung (Vπ) bestimmt die Schaltzustände, wobei der Push-Pull-Betrieb des Amplitudenmodulators die Hälfte der Spannung eines Phasenmodulators erfordert. Sie soll beispielsweise 1,5 V im roten Spektrum bei 635 nm und 5 V im Telekommunikationswellenlängenbereich um 1550 nm betragen.

Wenn ein HF-Signal als Modulationsspannung an die Elektroden angelegt wird, wird dieser elektrische Eingang in eine Amplitudeninformation übersetzt.

Diese Amplitudeninformation hängt von der Höhe und Form der Spannung ab und ist daher mit der Position des Modulator-Arbeitspunkts verbunden. Die Abbildung zeigt die Umwandlung eines binären gepulsten elektrischen Eingangssignals in ein binäres optisches Ausgangssignal. Wenn die Spannungspegel nicht korrekt sind, d. h. die Spannung ist zu hoch oder der Offset ist falsch, reagiert der Modulator mit falschen optischen Ausgangspegeln im Binärbetrieb oder mit höheren Oberwellen im Analogbetrieb.

Die AWG-5000 Arbitrary Waveform Generators von Active Technologies ermöglichen die Erzeugung von Modulationsspannungen durch sehr schmale Pulse (minimale Pulsbreite 230 ps) mit bis zu 5 Vss.

Der Ausgang mit hoher Amplitude, kombiniert mit einer Anstiegs-/Abfallzeit von 110 ps (5 Vpp @ 2 GHz Bandbreite), ermöglicht die direkte Ansteuerung verschiedener Arten von elektrooptischen Modulatoren, ohne dass ein externer Verstärker erforderlich ist.

Dank der True ARB-Benutzeroberfläche ist es einfach, verschiedene Pulsformen für eine bessere Kontrolle des optischen Ausgangssignals zu erzeugen.

Entdecken Sie, warum das neueste Modell der ARB Rider AWG-Serie AWG-7000 die ideale Wahl für die neuesten Forschungsherausforderungen in den Bereichen Quantencomputing, Kommunikation & Verschlüsselung und Sensorik, Optik & Photonik, Hochenergiephysik, Halbleitertest und drahtlose HF-Kommunikation ist.

Der ARB Rider AWG-7000 ist der weltweit schnellste 14 Bit Arbitrary Waveform Generator mit einer Aktualisierungsrate von 20 GS/s, einem Ausgangsspannungsbereich von 5 Vpp, einer Anstiegs-/Abfallzeit von 50ps und einer Speichertiefe von bis zu 9 GSamples.

Erhältlich als 2- oder 4-Kanal-Modell, erreicht der AWG-7000 eine Ausgangsfrequenz von bis zu 10 GHz und sein Intra-Chassis-Synchronisationsbus ermöglicht die Erweiterung auf 16 synchronisierte analoge Kanäle und 128 digitale Kanäle für den leistungsstärksten Mixed-Signal-Generator der Welt. Dank der kostenlosen und einfach zu bedienenden Simple Rider Software ermöglicht der AWG-7000 die einfache Generierung der komplexesten analogen und digitalen Signale für Ihre Forschungsprojekte.

Wenn Sie weitere Fragen haben oder Unterstützung bei einer massgeschneiderten Lösung für Ihre speziellen Anforderungen benötigen, wenden Sie sich bitte an unser Expertenteam. Wir sind bestrebt, Sie umfassend zu unterstützen, um Ihren Erfolg sicherzustellen.