Интегрально-оптические преобразователи частоты

Методы синусоидальной фазовой модуляции не могут обеспечить идеального смещения частоты, сопоставимого с тем, который в принципе достижим при использовании метода пилообразного сдвига. Однако их преимуществами являются уже продемонстрированная возможность смещения частоты до 2 ГГц и самое широкое использование любых типов устройств с канальными волноводами; в дальнейшем может появиться возможность сдвига во всем диапазоне частот интерферометрических модуляторов, доходящем до десятков гигагерц.

Двухполосный преобразователь частоты, состоящий из одного интерферометрического модулятора, показан на рисунке. Двухполосный выход часто является недостатком, но он не создает проблем для таких приложений, как гетеродинные датчики, поскольку нежелательные спектральные компоненты могут быть устранены фильтрацией. При зависящей от времени фазовой модуляции Д(£), приложенной к устройству, и постоянном сдвиге фазы в в, модулированный оптический сигнал можно записать, где Jn(x) — функция Бесселя n-го порядка. Как показано на 5.24, б, выходной сигнал состоит из дискретных спектральных компонент. Они симметричны относительно несущей ш0, отстоящих от нее на нечетное число Аш. Если значение в в не равно нечетному числу, умноженному на 7г радиан, то будут видны компоненты, сдвинутые по частоте на четное число Аш. Относительная мощность различных спектральных компонент показана на графике зависимости 201og[J7l(m/2)] от фт/2 для п = 1,3,5. Как можно видеть, максимальная эффективность преобразования в первую боковую полосу составляет 34% при фт — 3,6 радиан. При такой амплитуде модуляции почти все излучение, частота которого не сдвинута на ± До;, выходит за пределы волновода и излучается в подложку. Только небольшая доля излучения в паразитных боковых полосах остается ограниченной в волноводе. Самая высокая паразитная боковая полоса, третья гармоника, подавляется на 15 дБ по отношению к основной боковой полосе.

См. также:  Уменьшение эффективной длины чувствительного волокна

Для реализации однополосного преобразователя частоты использованы два интерферометра, выходы которых объединены, для уничтожения мнимых сигналов боковых полос каждой гармоники. Оба интерферометра работают со сдвигом фазы 0в, равным 7г радиан, но фазы входного сигнала и модулирующие напряжения отличаются на 7г/2 радиан. Применяя уравнение, для выходного сигнала.

После воссоединения в выходной ветви получаются ненулевые выходные спектральные составляющие.

Выходной спектр показан на рисунке. Эффективность преобразования такая же, как у прибора с одним интерферометром, но мнимые боковые полосы подавлены. Хотя при существующей технологии этот прибор можно использовать для генерации сдвигов частоты вплоть до десятков гигагерц, сохранение необходимой 90° разности фаз между управляющими сигналами по всей ширине частотного диапазона может представлять собой проблему.