ما هو مُعدِّل ماخ-زيندر؟

المُعدِّل ماخ-زيندريُعدّ مُعدِّل مارش-زيندر (MZ Modulator) جهازًا هامًا لتعديل الإشارات الضوئية استنادًا إلى مبدأ التداخل. ويعمل الجهاز على النحو التالي: عند الفرع ذي الشكل Y في طرف الإدخال، ينقسم الضوء الداخل إلى موجتين ضوئيتين، تدخل كل منهما إلى قناتين ضوئيتين متوازيتين للإرسال. تُصنع القناة الضوئية من مواد كهروضوئية. وبفضل تأثيرها الكهروضوئي، يتغير معامل انكسار المادة عند تغيير الإشارة الكهربائية الخارجية، مما يؤدي إلى اختلاف المسار الضوئي بين شعاعي الضوء الواصلين إلى الفرع ذي الشكل Y في طرف الإخراج. وعندما تصل الإشارات الضوئية في القناتين إلى الفرع ذي الشكل Y في طرف الإخراج، يحدث التقارب. ونظرًا لاختلاف تأخير الطور بين الإشارتين الضوئيتين، يحدث تداخل بينهما، محولًا معلومات فرق الطور التي تحملها الإشارتان إلى معلومات شدة الإشارة الخارجة. وبالتالي، يمكن تحقيق وظيفة تعديل الإشارات الكهربائية على الموجات الضوئية الحاملة من خلال التحكم في معلمات جهد التحميل لمُعدِّل مارش-زيندر.

المعايير الأساسية لـمُعدِّل MZ

تؤثر المعايير الأساسية لمعدِّل ماخ-زيندر بشكل مباشر على أداء المعدِّل في مختلف سيناريوهات التطبيق. ومن بينها، المعايير البصرية والكهربائية المهمة هي كما يلي.

المعايير البصرية:

(1) عرض النطاق الترددي البصري (عرض النطاق الترددي 3 ديسيبل): هو نطاق التردد الذي ينخفض ​​فيه سعة استجابة التردد بمقدار 3 ديسيبل عن القيمة القصوى، ووحدته هي جيجاهرتز. يعكس عرض النطاق الترددي البصري نطاق تردد الإشارة عندما يعمل المُعدِّل بشكل طبيعي، وهو مُعامل لقياس سعة نقل المعلومات للحامل البصري فيمُعدِّل كهروضوئي.

(2) نسبة الانطفاء: هي نسبة أقصى قدرة ضوئية ناتجة عن المعدِّل الكهروضوئي إلى أدنى قدرة ضوئية، ووحدتها ديسيبل. تُعد نسبة الانطفاء معيارًا لتقييم قدرة المعدِّل على التبديل الكهروضوئي.

(3) فقدان العودة: نسبة قدرة الضوء المنعكس عند طرف الإدخال لـمُعدِّلبالنسبة لقدرة الضوء الداخلة، بوحدة ديسيبل. فقدان العودة هو معلمة تعكس القدرة الساقطة المنعكسة مرة أخرى إلى مصدر الإشارة.

(4) فقد الإدخال: هو نسبة القدرة الضوئية الخارجة إلى القدرة الضوئية الداخلة للمعدِّل عندما يصل إلى أقصى قدرة خرج له، ووحدته هي ديسيبل (dB). يُعد فقد الإدخال مؤشرًا لقياس فقد القدرة الضوئية الناتج عن إدخال مسار ضوئي.

(5) الحد الأقصى للطاقة الضوئية المدخلة: أثناء الاستخدام العادي، يجب أن تكون الطاقة الضوئية المدخلة لمعدِّل MZM أقل من هذه القيمة لمنع تلف الجهاز، والوحدة هي mW.

(6) عمق التضمين: يشير إلى نسبة سعة إشارة التضمين إلى سعة الموجة الحاملة، وعادة ما يتم التعبير عنها كنسبة مئوية.

المعايير الكهربائية:

جهد نصف الموجة: هو فرق الجهد اللازم لتشغيل المُعدِّل من حالة الإيقاف إلى حالة التشغيل. تتغير القدرة الضوئية الخارجة من مُعدِّل MZM باستمرار مع تغير جهد الانحياز. عندما يُولِّد خرج المُعدِّل فرق طور مقداره 180 درجة، فإن فرق جهد الانحياز المقابل لنقطة الحد الأدنى ونقطة الحد الأقصى المتجاورة هو جهد نصف الموجة، ووحدته فولت (V). يتحدد هذا المعامل بعوامل مثل المادة والبنية وعملية التصنيع، وهو معامل جوهري لـمُعدِّل MZM.

(2) أقصى جهد انحياز مستمر: أثناء الاستخدام العادي، يجب أن يكون جهد انحياز دخل مُعدِّل ماخ-زيندر أقل من هذه القيمة لتجنب تلف الجهاز. وحدة القياس هي فولت. يُستخدم جهد الانحياز المستمر للتحكم في حالة انحياز المُعدِّل لتلبية متطلبات التعديل المختلفة.

(3) أقصى قيمة لإشارة التردد اللاسلكي: أثناء الاستخدام العادي، يجب أن تكون إشارة التردد اللاسلكي الكهربائية الداخلة إلى مُعدِّل ماخ-زيندر أقل من هذه القيمة لتجنب تلف الجهاز. الوحدة هي فولت. إشارة التردد اللاسلكي هي إشارة كهربائية يتم تعديلها على حامل ضوئي.