半波電壓是鈮酸鋰電光調(diào)制器的重要指標(biāo)之一。它指相位改變π所需要的電壓，通常用V_π表示。然而在光學(xué)中對(duì)光的相位的檢測(cè)一直是一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)橄辔徊蝗菀字苯訙y(cè)得。因此通常把對(duì)相位的檢測(cè)轉(zhuǎn)化為對(duì)光強(qiáng)、頻率等容易直接測(cè)得物理參量的檢測(cè)。目前有幾種常用的半波電壓的測(cè)量方法，分別為光通信模擬法、倍頻調(diào)制法和極值測(cè)量法。

光通信模擬法是將調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲音信號(hào)，在外調(diào)輸入處連接放音機(jī)，當(dāng)調(diào)制的正弦信號(hào)被切斷時(shí), 輸出信號(hào)通過(guò)功率輸出端口的揚(yáng)聲器播放，音量由解調(diào)幅度控制，在直流電壓逐漸增大的過(guò)程中，聲音會(huì)出現(xiàn)兩次音量最小并失真的現(xiàn)象，這兩次電壓的差值即為所測(cè)量的半波電壓。該方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量簡(jiǎn)單，但是由于在測(cè)量過(guò)程中對(duì)于最小值的判斷過(guò)于粗糙，所以測(cè)量數(shù)據(jù)的精度不高。

倍頻調(diào)制法的基本原理是同時(shí)加載直流電壓和交流信號(hào)，當(dāng)直流電壓調(diào)到輸出光強(qiáng)出現(xiàn)極值所對(duì)應(yīng)的電壓值時(shí)，輸出的交流信號(hào)將出現(xiàn)倍頻失真，出現(xiàn)倍頻失真所對(duì)應(yīng)的直流電壓之差即為半波電壓。

極值測(cè)量法的基本原理是不在相位調(diào)制器上加載調(diào)制信號(hào), 只加載一個(gè)直流電壓，當(dāng)逐漸改變所加載直流電壓的大小時(shí)，可以通過(guò)所設(shè)計(jì)的干涉儀光路的輸出光強(qiáng)的大小來(lái)判斷極值點(diǎn)，相鄰極大值和極小值所對(duì)應(yīng)的直流電壓之差即為半波電壓。這種測(cè)量方法相對(duì)也比較簡(jiǎn)便，但是對(duì)光源穩(wěn)定性要求較高。

基于以上情況，北京波威科技有限公司給大家介紹幾種準(zhǔn)確有效的鈮酸鋰調(diào)制器半波電壓測(cè)試方法，供大家參考。

1．利用鋸齒波測(cè)半波電壓

該方法適用于相位調(diào)制器和強(qiáng)度調(diào)制器低頻下半波電壓測(cè)試，測(cè)試原理如圖1所示。

圖1半波電壓測(cè)試系統(tǒng)原理圖

當(dāng)在馬赫曾德干涉儀一個(gè)干涉臂上加載電場(chǎng)V(t)時(shí)，由于電光效應(yīng)，輸入光場(chǎng)在該臂上產(chǎn)生相移φ(t)，對(duì)于輸入為E_in(t)的光場(chǎng)，總的輸出光場(chǎng)函數(shù)為：

Eout=Ein(t)cos【φ（t）】=Ein（t）cos【πv(t)/vπ】         （1）

式中，V_π是該臂上相位調(diào)制器的半波電壓。輸出光場(chǎng)隨電壓變化曲線如圖2所示，可以看出，正弦信號(hào)的半個(gè)周期對(duì)應(yīng)的電壓變化量即為半波電壓。

圖2 馬赫曾德干涉儀輸出光場(chǎng)隨電壓的變化

馬赫曾德干涉儀——半波電壓測(cè)試方法與極值法不同的是，在相位調(diào)制器上加載的不是直流信號(hào)而是而是一個(gè)鋸齒波信號(hào)，這樣可以避免外界因素（如溫度變化、振動(dòng)等）帶來(lái)的相位隨機(jī)變化的影響。用示波器同時(shí)跟蹤鋸齒波信號(hào)和輸出光信號(hào)。通過(guò)對(duì)比兩個(gè)信號(hào)的周期可以計(jì)算出半波電壓。這種方法避免了極值測(cè)量法中極值判斷的誤差，提高了測(cè)量精度。

假設(shè)相位調(diào)制器上加載周期為T₁的鋸齒波信號(hào)，輸出正弦信號(hào)的周期為T₂，示波器上可以檢測(cè)到如圖3所示的信號(hào)。則根據(jù)3.2節(jié)所述半波電壓公式（2），可以得出得出：

Vπ=VPP /2*（T1/T2）              （2） 

式中V_pp指鋸齒波的峰-峰值，即V_p+ - V_p-。

圖3 示波器輸出信號(hào)

2. 利用方波信號(hào)測(cè)半波電壓

該測(cè)試方法適用于強(qiáng)度調(diào)制器半波電壓測(cè)試，如果測(cè)試相位調(diào)制器，可以搭建MZ干涉系統(tǒng)測(cè)試。該方法原理圖如下：

圖4 方波信號(hào)半波電壓測(cè)試原理圖

注意事項(xiàng)：（1）調(diào)制器需先調(diào)節(jié)偏置點(diǎn)電壓使其工作在在線性區(qū)，且保證探測(cè)器工作在線性區(qū)；

                          （2）信號(hào)源輸出阻抗需與調(diào)制器射頻端阻抗匹配（50歐姆）。

按上圖連接好系統(tǒng)后方波信號(hào)Vpp逐漸加大，我們可以在示波器上看到方波信號(hào)幅值隨Vpp增加而增加，隨后達(dá)到最大值，繼續(xù)加大Vpp，示波器上顯示方波出現(xiàn)畸變，直至出現(xiàn)如圖5（c）情形，記錄Vpp值。

(a) Vpp=0               (b) Vpp加大                     （c）完全畸變

圖5 示波器輸出波形變化

  此時(shí)可根據(jù)以下公式計(jì)算射頻端半波電壓：

Vpi=Vpp/2                            (3)

注：如果信號(hào)源輸出為高阻態(tài)，實(shí)際加載到調(diào)制器上的電壓約為1/2*Vpp, 半波電壓應(yīng)乘1/2。

以上兩種方法適合調(diào)制器低頻下半波電壓測(cè)試，高頻下半波電壓測(cè)試方法可以參考如下兩篇文獻(xiàn)，這里就不做詳細(xì)介紹。

1、魏正軍，等. 基于薩尼亞克光纖干涉儀的相位調(diào)制器半波電壓的測(cè)量方法[J]，光學(xué)學(xué)報(bào)，2011, 31(6).

2、賈喻鵬，等. 基于光譜分析的強(qiáng)度調(diào)制器半波電壓測(cè)量[J] ，北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，41(12).