高带宽和输入阻抗的电光探针的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及被设计用于最大带宽和高输入阻抗的电光配件。
【背景技术】
[0002]众所周知电光调制器是使用电光材料的衬底通过在衬底中形成光学波导并在衬底的表面上沉积薄膜电极而制造的。当在电极之间建立电势差时，电场创建在衬底内并且这影响电光材料的折射率。因此，当光通过光学波导传播时，其相位取决于强加的电场幅度而变化。
[0003]电光调制器典型地设计用于光纤通信系统中的信号的非常高速调制。因此，它们被设计成用在50欧姆环境中并且具有50欧姆输入阻抗。为了在50欧姆系统中使用，电极被设计为制造在包含光学波导的电光晶体的表面上的50欧姆传输线。该传输线典型地在其特性阻抗(50欧姆)中端接(terminate)，使得电气信号不从传输线的末端反射。
[0004]在电极之间生成的电场对光学波导中的晶体的折射率进行调制，这引起波导中的光的相位与所施加的电场成比例地改变。电气传输线和光学波导在该类型的调制器中可以被设计成使得在电气传输线中传播的电波的速度与在光学波导中行进的光学波的传播速度匹配。该速度匹配使得该类型的结构能够具有非常高敏感性和非常高带宽。
[0005]所需要的是具有高输入阻抗和高共模抑制比(CMRR)的电光调制器。CMRR在常规的高速通信调制器中通常不予考虑。
【发明内容】
[0006]所公开的技术的某些实施例包括测试和测量系统的电光调制器。电光调制器包括第一电极、具有与第二电极同样的电气特性的第二电极、以及第一电极与第二电极之间的光学波导。第一电极和第二电极向处于测试当中的设备呈现平衡的负载。
【附图说明】
[0007]图1图示用于现有技术电光调制器的电极配置。
[0008]图2图示用于所公开的技术的电光调制器的电极配置的实施例。
[0009]图3图示公开的技术的电光调制器或电极配置的实施例。
【具体实施方式】
[0010]在未必按照比例绘制的附图中，所公开的系统和方法的相似或对应元素用相同的参考标号来标注。
[0011]图1图示常规的电光调制器100，诸如Mach-Zehnder调制器。该常规电光调制器包括两个地电极102和104、以及信号电极106。电极直接放置在Mach-Zehnder调制器的晶体上。电极102、104和106跨隔具有两个分支110和112的光学波导108的分支。使用电极102、104和106将电场施加到波导108，这引起波导108中的光的相位偏移。这允许确定处于测试当中的设备的电压测量。
[0012]诸如Mach-Zehnder调制器的电光调制器中的光典型地分裂成两个分支。两个分支的光的相对相位通过所施加的电场来调制，并且来自两个分支的光重新组合以形成相长或相消干涉，这取决于光学波导108的两个分支110和112中的光的相对相位。场通过跨隔光学波导108的电极102、104和106来施加。
[0013]如图1中所示，该类型的Mach-Zehnder电极固有地是非平衡的，这是因为外部电极意图用作射频接地。光学和电气信号一起同相地移动通过该系统。这的效果在于电气和光学信号随时间一起累加，这是因为它们一起同相地行进。
[0014]所公开的技术的电极结构允许高输入阻抗并且还允许高CMRR。也就是说，所公开的技术的电极结构具有高输入阻抗，典型地高于I兆欧。此外，如下文更详细地描述的，电极结构是平衡的，使得电极在电气特性方面非常相似，主要是长度和电容方面。这引起高CMRR并且还引起呈现给处于测试当中的设备的平衡的阻抗负载。一个这样的实施例在图2中示出。
[0015]图2图示电光调制器200。在该电光调制器200中，Mach-Zehnder调制器中的两个光分支在光学波导202内行进。光学波导202的两个分支位于电极206和208之间。电极206位于电极208的两侧上。电极206和208位于晶体衬底212上。电极206具有与电极208相同的电气特性，诸如长度和电容。然而，电极206包括两个部段，其中电极206的一半位于接近电极208的一侧并且电极206的另一半位于接近电极208的另一侧。
[0016]图2中所示出的该电极结构差分地驱动。输入信号通过阻尼电阻器(未示出)从结构的两侧进入结构中以便平衡电极206和电极208到防护210的阻抗负载。电极206和208是长的并且电极206和208的末端无端接。在电极长度、传感器的敏感性和频率响应之间存在权衡。较长的电极将改进敏感性(降低Pi电压)但是会降低频率响应。输入信号施加在电极206和208之间。也就是说，来自处于测试当中的设备的正输入连接到电极中的一个并且来自处于测试当中的设备的负输入连接到电极中的另一个。
[0017]在该电极结构中，频率响应取决于电极206和208的长度。电极206和208共振，这是因为它们不形成传输线并且在它们的特性阻抗中无端接。然而，长电极206和208改进电光调制器200的敏感性。
[0018]为了维持高频率响应同时维持高输入阻抗和高CMRR，电极可以分段。其它实施例可以如图3中所示。在该电光调制器300中，电极302和304分裂为部段。同样，电极302和304具有相同的电气特性，主要是长度和电容方面。电极302和304也位于晶体衬底308上。每一个部段通过提供部段之间的隔离的阻尼电阻器(未示出)来驱动。电极302和304无端接并且也是电气方面长的。分裂电极302和304通过增加电极302和304的每一个分尚的电极部的共振频率而改进它们的频率响应。
[0019]电光调制器的两个光分支进一步平衡并且行进通过波导306，如图3中所示。同样，图3中所示出的结构差分地驱动。电极302和304的镜像提供电光调制器300的更高敏感性。
[0020]如图2和3 二者中所示，电光调制器内的电极是平衡的。也就是说，电极206和208在电气特性方面是同样的，而电极302和304在电气特性方面也是同样的。此外，电极206、208、302和304无端接。利用平衡的且无端接的电极，所公开的技术的电光调制器能够向处于测试当中的设备呈现平衡的高阻抗负载。分段的电极改进频率响应而不会牺牲敏感性，这是因为组合的电极相当长但是每一个分段的部又相当短。因此，电极302和304以比图2中的电极206和208更高的频率共振。
[0021]所公开的技术的电光调制器优选地用在测试和测量系统中。测试和测量系统包括测试和测量仪器、控制器、配件头部以及处于测试当中的设备。所公开的技术的电光调制器位于配件头部光学传感器中。在操作期间，光束从控制器中的光学发射器发送到所公开的技术的电光调制器和配件头部。配件头部通过电光调制器响应于光束而测量来自处于测试当中的设备的信号。然后，所得光束被发送回到控制器的光学接收器并且转换为将要存储在测试和测量仪器的存储器中或显示在显示器上的电气信号。电极206、208、302和304可以是用于调制器200和300的输入电极、偏压电极或者输入电极和偏压电极的组合。此外，调制器200和300也可以包括可选的第二组电极，其可以具有或者可以不具有用于设定调制器的偏压点的相似构造。
[0022]测试和测量仪器可以是示波器、逻辑分析器、光谱分析器、或者具有用于接受配件设备的配件设备接口的类似这样的设备。
[0023]如本文中所使用的术语“控制器”和“处理器”意图包括微处理器、微计算机、ASIC和专用硬件控制器。本发明的一个或多个方面可以体现在由一个或多个计算机(包括监控模块)或其它设备执行的计算机可使用数据和计算机可执行指令中，诸如在一个或多个程序模块中。一般地，程序模块包括例程、程序、对象、组件、数据结构等，其在由计算机或其它设备中的处理器执行时施行特定任务或实现特定抽象数据类型。计算机可执行指令可以存储在非暂时性计算机可读介质上，诸如硬盘、光学盘、可移动存储媒介、固态存储器、RAM等。如本领域技术人员将了解的，程序模块的功能性可以按照期望在各种实施例中进行组合或分布。此外，功能性可以整体地或部分地体现在固件或硬件等价物中，诸如集成电路、现场可编程门阵列(FPGA)等。特定数据结构可以用来更有效地实现本发明的一个或多个方面，并且这样的数据结构预期在本文所描述的计算机可执行指令和计算机可使用数据的范围内。
[0024]已经在其优选实施例中描述和说明了所公开的技术的原理，应当清楚的是，所公开的技术可以在布置和细节方面进行修改而不脱离这样的原理。我们要求保护落在所附权利要求的精神和范围内的所有修改和变型。
【主权项】
1.一种测试和测量系统的电光调制器，包括: 第一电极； 第二电极，具有与第一电极同样的电气特性；以及 第一电极与第二电极之间的光学波导， 其中第一电极和第二电极向处于测试当中的设备呈现平衡的高阻抗负载。
2.权利要求1的电光调制器，其中电光调制器是Mach-Zehnder调制器。
3.权利要求1的电光调制器，其中信号电极包括两半，其中第二电极的一半接近第一电极的一侧并且第二电极的另一半接近第一电极的另一侧。
4.权利要求3的电光调制器，其中光学波导包括两个光分支，每一个光分支位于第二电极和第一电极的每一半之间。
5.权利要求1的电光调制器，其中第二电极和第一电极中的每一个分段成多个部分。
6.权利要求1的电光调制器，其中第二电极和第一电极位于防护内。
7.权利要求1的电光调制器，其中第二电极和第一电极的末端无端接。
8.一种测试和测量系统，包括: 处于测试当中的设备； 配件头部，具有连接到处于测试当中的设备的权利要求1的电光调制器； 控制器，连接到配件头部；以及 测试和测量仪器，连接到控制器。
9.权利要求1的电光调制器，还包括两个偏压电极，用于设定电光调制器的偏压点。
10.权利要求9的电光调制器，其中两个偏压电极具有与第一电极和第二电极相似的构造。
【专利摘要】提供了高带宽和输入阻抗的电光探针。一种测试和测量系统的电光调制器。该电光调制器包括第一电极、具有与第一电极同样的电气特性的第二电极、以及第一电极与第二电极之间的光学波导。第一电极和第二电极向处于测试当中的设备呈现平衡的负载。
【IPC分类】G02F1-03
【公开号】CN104834112
【申请号】CN201410786997
【发明人】M.J.门德, R.A.布曼
【申请人】特克特朗尼克公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2014年12月18日
【公告号】EP2889683A2, EP2889683A3