I E C 62 ® Edition 201 6-07 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE Tran s m i tti n g eq u i pm en t for rad i ocom m u n i cati on – Freq u en cy res pon s e of opti cal -to-el ectri c vers i on d evi ce i n h i g h -freq u en cy rad i o over fi bre s ys tem s – M eas u rem en t m eth od M atéri el s ém etteu rs pou r l es rad i ocom m u n i cati on s – Répon s e en fréq u en ce d es d i s pos i ti fs d e vers i on opti q u e-el ectri q u e d an s d es s ys tèm es d e tran s m i s s i on IEC 62803:201 6-07(en-fr) rad i o s u r fi bre h au te fréq u en ce – M éth od e d e m es u re Copyright International Electrotechnical Commission TH I S P U B L I C ATI O N I S C O P YRI G H T P RO TE C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e va , S w i tze rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about IEC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local IEC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 Fax: +41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Abou t th e I E C The International Electrotechnical Commission (IEC) is the leading global organization that prepares and publishes International Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i c a ti o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C C atal og u e - webs tore i ec ch /catal og u e E l ectroped i a - www el ectroped i a org The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing 20 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C pu bl i cati on s s earch - www i ec ch /s earch pu b I E C G l os s ary - s td i ec ch /g l os s ary The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications 65 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st P u bl i s h ed - webs tore i ec ch /j u s u bl i s h ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C C u s to m er S ervi ce C en tre - webs tore i ec ch /cs c If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: csc@iec.ch A propos d e l ' I E C La Commission Electrotechnique Internationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos d es p u bl i cati on s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié C atal og u e I E C - webs tore i ec ch /catal og u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati o n s I E C - www i ec ch /s earch p u b La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées E l ectroped i a - www el ectroped i a org Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient 20 000 termes et dộfinitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes équivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l os s re I E C - s td i ec ch /g l os s ary 65 000 entrées terminologiques électrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Définitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st P u bl i s h ed - webs tore i ec ch /j u s u bl i s h ed Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email Copyright International Electrotechnical Commission S ervi ce C l i en ts - webs tore i ec ch /cs c Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: csc@iec.ch I E C 62 ® Edition 201 6-07 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE Tran s m i tti n g eq u i pm en t for rad i ocom m u n i cati on – Freq u en cy res pon s e of opti cal -to-el ectri c vers i on d evi ce i n h i g h -freq u en cy rad i o over fi bre s ys tem s – M eas u rem en t m eth od M atéri el s ém etteu rs pou r l es rad i ocom m u n i cati on s – Répon s e en fréq u en ce d es d i s pos i ti fs d e vers i on opti q u e-el ectri q u e d an s d es s ys tèm es d e tran s m i s s i on rad i o s u r fi bre h au te fréq u en ce – M éth od e d e m es u re INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 33.060.20 ISBN 978-2-8322-3392-4 Warn i n g ! M ake s u re th at you ob tai n ed th i s pu bl i cati on from an au th ori zed d i s tri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vou s as s u rer q u e vou s avez o bten u cette pu bl i cati on vi a u n d i s tri b u teu r ag réé ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission Copyright International Electrotechnical MarqueCommission déposée de la Commission Electrotechnique Internationale –2– I EC 62803:201 © I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope Normative references Terms, definitions and abbreviations Terms and definitions Abbreviations Optical-to-electrical (O/E) conversion device Photo diode (PD) 1 General Component parts Structure 4 Requirements for PD DFG device 2.1 General 2.2 Component parts 2.3 Structure 2.4 Requirements for DFG device Sampling for quality control 1 Sampling 1 Sampling frequency 1 Measurement method of frequency response 1 Circuit diagram 1 Measurement condition 2.1 Temperature and environment 2.2 Warming up of measurement equipment Principle of measurement method Measurement procedure Annex A (normative) Power balanced two-tone signal generation by using a high extinction-ratio MZM [2] Annex B (informative) Requirements for the optical amplifier with automatic level control B I ntroductory remark B Block diagram B 2.1 Optical amplifier B 2.2 Automatic level control B Function and capabilities B Requirements B 4.1 Optical amplifier B 4.2 Automatic level control (ALC) 20 Annex C (informative) Frequency-response measurement system and automatic level control EDFA 21 C.1 Frequency response measurement system for optical-to-electric conversion devices with a two-tone generator 21 C.2 Automatic level control EDFA (ALC-EDFA) 22 Bibliography 24 Copyright International Electrotechnical Commission I EC 62803: 201 © I EC 201 Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure Figure –3– – Definition of "conversion efficiency " – Optical-to-electrical conversion by photo diode – DFG device – Circuit diagram 1 B.1 – Block diagram of the optical amplifier B.2 – Block diagram of the automatic level control B.3 – Frequency characteristics C – System configuration for the frequency response measurement system 21 C – ALC-EDFA system configuration 22 C – Frequency response measurement examples 23 Table C – Typical specifications of the frequency response measurement system 22 Table C – Typical specifications of the ALC-EDFA system 23 Copyright International Electrotechnical Commission –4– I EC 62803:201 © I EC 201 I NTERNATIONAL ELECTROTECHNI CAL COMMI SSI ON T RAN S M I T T I N G E Q U I P M E N T F O R RAD I O C O M M U N I C AT I O N – F RE Q U E N C Y RE S P O N S E O F O P T I C AL -T O - E L E C T RI C C O N VE RS I O N D E VI C E I N H I G H - F RE Q U E N C Y RAD I O O VE R F I B RE S YS T E M S – M E AS U RE M E N T M E T H O D FOREWORD ) The I nternati onal El ectrotechnical Commi ssi on (I EC) is a worl d wi d e organizati on for standard izati on comprisi ng all nati onal el ectrotechn ical committees (I EC N ati onal Commi ttees) Th e object of I EC is to promote i ntern ation al co-operation on all q u esti ons cernin g stand ard izati on i n the electrical and el ectronic field s To this end an d in ad d iti on to other acti vi ti es, I EC pu bli shes I ntern ational Stand ard s, Technical Speci fi cations, Technical Reports, Pu blicl y Avail abl e Specifications (PAS) and Gu i d es (hereafter referred to as “I EC Pu blicati on (s)”) Their preparati on is en tru sted to technical commi ttees; any I EC N ational Committee interested in the su bject d ealt wi th may partici pate in thi s preparatory work I n ternati onal, g overnmental and n on-g overnmen tal organizati ons l iaising wi th the I EC also parti ci pate in this preparation I EC coll aborates cl osel y wi th the I n ternational Org ani zation for Stand ard izati on (I SO) i n accord ance wi th d i ti ons d etermi n ed by agreement between the two org ani zati ons 2) Th e form al decision s or agreem ents of I EC on tech nical matters express, as nearl y as possibl e, an i nternati onal consensus of opi ni on on the rel evan t su bjects si nce each technical committee has representati on from all i nterested I EC N ati onal Commi ttees 3) I EC Pu blications have th e form of recommend ati ons for internati onal u se and are accepted by I EC N ati onal Comm ittees i n th at sense While all reasonabl e efforts are mad e to ensu re that the technical content of I EC Pu blicati ons is accu rate, I EC cann ot be hel d responsi bl e for th e way in whi ch they are used or for any misin terpretati on by any end u ser 4) I n ord er to promote i nternational u ni formi ty, I EC N ati onal Commi ttees u nd ertake to appl y I EC Publicati on s transparen tl y to th e maximu m extent possi bl e in thei r nati onal and regional publications An y d ivergence between any I EC Pu bl icati on an d the correspond in g nati onal or regional pu bl icati on sh al l be cl earl y i nd icated i n the l atter 5) I EC i tsel f d oes not provi d e any attestation of conformity I nd epend ent certificati on bodies provi d e conformity assessment services an d , in some areas, access to I EC marks of conformi ty I EC i s not responsi bl e for an y services carried ou t by i nd epend en t certi fication bodi es 6) All users sh ould ensu re that they h ave the l atest edi ti on of this pu blicati on 7) N o li abili ty shal l attach to I EC or i ts di rectors, empl oyees, servan ts or agents in clu di ng i nd ivi du al experts and members of i ts technical commi ttees and I EC N ati onal Comm ittees for any personal i nju ry, property d amage or other d amag e of any natu re whatsoever, whether di rect or indi rect, or for costs (i ncl u d in g l egal fees) and expenses arisi ng out of the pu bli cati on , u se of, or rel iance u pon , this I EC Publicati on or any oth er I EC Pu bli cations 8) Attention is d rawn to the N ormative references ci ted in this pu bl icati on U se of the referenced pu blicati ons is i ndi spensabl e for the correct appli cati on of this publicati on I nternational Standard I EC 62803 has been prepared by I EC technical committee 03: Transmitting equipment for radiocommunication The text of this standard is based on the following documents: FDI S Report on voti ng 03/1 47/FDI S 03/1 48/RVD Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on voting indicated in the above table This publication has been drafted in accordance with the ISO/I EC Directives, Part Copyright International Electrotechnical Commission I EC 62803: 201 © I EC 201 –5– The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the stability date indicated on the IEC web site under "http: //webstore.iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be • • • • reconfirmed, withdrawn, replaced by a revised edition, or amended Copyright International Electrotechnical Commission –6– I EC 62803:201 © I EC 201 I NTRODUCTION A variety of microwave-photonic devices are used in wireless communication and broadcasting systems A photo-receiver is an interface which converts an optical signal to an electronic signal This International Standard has been prepared to provide methods for evaluating and calibrating high speed photo-receivers to be used in Radio over Fibre systems The method utilizes a Mach-Zehnder modulator for generating two-tone lightwaves as stimulus signals, to provide simpler and easier methods than the conventional method utilizing a complex two-laser system phase-locked with each other The International Electrotechnical Commission (I EC) draws attention to the fact that it is claimed that compliance with this document may involve the use of a patent concerning a calibration method and device for light intensity measuring instrument, as it relates to Clause Related part Cl au se Patent holder Patent number N ational I nsti tute of I nformati on and Comm u nicati ons Technology J P 47531 37B EP1 956353A U S7864330B I EC takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right The holder of this patent right has assured the IEC that he/she is willing to negotiate licences either free of charge or under reasonable and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world In this respect, the statement of the holder of this patent right is registered with I EC Information may be obtained from: National Institute of Information and Communications Technology 4-2-1 N ukui-Kitamachi, Koganei, Tokyo 84-8795, Japan Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent rights other than those identified above I EC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights I SO (www iso org/patents) and I EC (http: //patents iec ch) maintain on-line data bases of patents relevant to their standards Users are encouraged to consult the data bases for the most up to date information concerning patents Copyright International Electrotechnical Commission I EC 62803: 201 © I EC 201 –7– T RAN S M I T T I N G E Q U I P M E N T F O R RAD I O C O M M U N I C AT I O N – F RE Q U E N C Y RE S P O N S E O F O P T I C AL -T O - E L E C T RI C C O N VE RS I O N D E VI C E I N H I G H - F RE Q U E N C Y RAD I O O VE R F I B RE S YS T E M S – M E AS U RE M E N T M E T H O D Scope This I nternational Standard provides a method for measuring the frequency response of optical-to-electric conversion devices in wireless communication and broadcasting systems The frequency range covered by this standard goes up to 00 GHz (practically limited up to 1 GHz by precise RF power measurement) and the wavelength band concerned is 0, µ m to 2, µ m N o rm a t i v e re fe re n c e s The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are indispensable for its application For dated references, only the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies There are no normative references in this document T e rm s , d e fi n i t i o n s a n d a b b re v i a t i o n s T e rm s a n d d e fi n i t i o n s For the purposes of this document, the following terms and definitions apply 1 c o n v e rs i o n e ffi c i e n c y ratio of the output current to the input optical power defined by k= N ote to entry: See Figu re Copyright International Electrotechnical Commission ΔIout ΔPin (1 ) I EC 62803:201 © I EC 201 Iou t (mA) –8– Δ Iou t Pi n (mW) ΔPi n IEC Fi gu re – Defin iti on of "con versi on effi ci en cy " N ote to entry: Conversi on effici ency k, wh ich d epends on m od ul ati ng si gnal frequ ency, i s often expressed i n d B as the rati o to the reference conversion effi ci ency of (ampere per watt) I t is well known, however, th at d B has two d efiniti ons One is the opti cal conversi on efficiency ko [dB o ] cal cul ated from 0× l og ( ∆ Iou t /∆ P i n ) , and the other i s th e el ectri cal conversi on effici ency ke [d B e ] calcul ated from 20× l og (∆ Iou t /∆ P i n ) As for the version effici ency k, the n u merator i s the ampli tud e of th e el ectrical ou tpu t si gn al, and th e d enomi nator is th e power of optical i npu t si g nal Therefore, both d efi ni tions of dB for conversi on efficiency ko and ke are shown as foll ows: ∆Iout ∆Pin (2) ∆I ke = ke [dB e ] = 20 ∗ log out ∆Pin (3) ko = ko [dB o ] = ∗ log two-ton e l i g h twave lightwave that contains two dominant spectral components whose power difference is relatively small and frequency separation is stable N ote to entry: U nd esi red spectral compon ents are su ppressed sig nificantly The measu rement meth ods d escribed i n this stand ard u tili ze a M ach-Zehnd er modu lator (M ZM ) for two-tone signal g enerati on, where th e M ZM is bi ased at maxi mum or mi ni mu m transmissi on poi nts (nu l l or fu ll bi as) [1 ] The su ppressi on rati o of u nd esi red components d epends on the on -off exti nction rati o and chi rp param eter of th e M ZM By u si ng acti ve trimmi ng, h ig h extin cti on-rati o and l ow chirp mod ul ati on can be achi eved for i d eal two-ton e generati on (see Annex A) 3 carrier-su ppressed situation when an MZM is biased at its minimum transmission point, the non-modulated carrier lightwave transmitted through and the two arms of the MZM are cancelled with each other at the output coupler N ote to entry: Th e su ppressi on rati o i s rel ated to how the two l i ghtwaves in the two arms have th e sam e power and to thei r anti -phase at the outpu t cou pl er N u mbers in sq u are brackets refer to th e Bi bl iography Copyright International Electrotechnical Commission – 38 – ke = I EC 62803: 201 © I EC 201 IRF 2 PRF = Popt ZL Popt (1 0) Noter que le carré de ke peut être calculé uniquement partir de la puissance optique d'entrée et de la puissance moyenne RF de sortie de la photodiode en essai, si la double fréquence optique bien ộquilibrộe thộorique est injectộe, qui sont traỗables par rapport aux ộtalons nationaux avec une chaợne de traỗabilitộ relativement courte Dans cette méthode, le carré de ke ne dépend pas de la réponse en fréquence du MZM utilisé pour la génération deux fréquences Procédu re de mesu re Deux types de méthodes de mesure sont décrits ici Dans la Méthode A, un signal deux fréquences est généré par un MZM polarisation nulle, le signal étant composé de la première bande latérale de modulation supérieure et inférieure P± L'espacement en fréquence du signal deux fréquences est égal au double de la fréquence du signal adressé au MZM Dans la Méthode B, un signal deux fréquences est généré par un MZM polarisation complète, où la sortie de modulateur est composée de la porteuse P0 et de la seconde bande latérale de modulation supérieure et inférieure P± À l'aide d'un filtre optique élimination de bande, la composante P0 est éliminée afin de générer un signal deux fréquences composé de P± L'espacement en fréquence du signal deux fréquences est égal quatre fois la fréquence du signal adressé au MZM L'amplificateur optique et la commande automatique de niveau des Figures B.1 et B peuvent améliorer la plage de fréquences du mesurage comme décrit dans les Annexes B et C M éth od e A ÉTAPE ) Le montage de mesure est préparé comme représenté aux Figures B et B 2, où aucun filtre optique élimination de bande n'est nécessaire ÉTAPE 2) Le signal de sortie du SG est défini comme suit Fréquence: la moitié de la fréquence de mesure de sensibilité Puissance de sortie: lorsqu'il convient de supprimer les distorsions harmoniques de troisième ordre non désirées inférieures -30 dB par rapport aux composantes désirées, il convient que la puissance du signal adressé au MZM soit inférieure 0,085 × Vπ ( f ) π ÉTAPE 3) ÉTAPE 4) ÉTAPE 5) ÉTAPE 6) où, Vπ (f) est la tension demi-longueur d'onde la fréquence de modulation I l convient de contrôler la tension continue appliquée au MZM afin de maintenir la polarisation nulle Le wattmètre optique mesure la puissance optique moyenne d'entrée Popt au DUT au point "A" Lorsque Popt est stabilisée par la commande automatique de niveau, il n'est pas nécessaire d'utiliser le wattmètre Le wattmètre RF mesure la puissance RF moyenne de sortie PRF du DUT L’efficacité de conversion ke la fréquence de mesure est calculée l'aide de la formule ci-dessous: ke = PRF Popt ÉTAPE 7) Répéter l'ÉTAPE l'ÉTAPE avec une fréquence différente Copyright International Electrotechnical Commission (1 ) (1 2) I EC 62803: 201 © I EC 201 – 39 – Méthode B ÉTAPE ) Le montage de mesure est préparé comme représenté aux Figures B.1 et B 2, où il convient de définir la longueur d'onde centrale du filtre optique élimination de bande comme étant la longueur d'onde de sortie optique de la diode laser ÉTAPE 2) Le signal de sortie du SG est défini comme suit: Fréquence: 25 % de la fréquence de mesure de l’efficacité de conversion ÉTAPE 3) I l convient de contrôler la tension continue appliquée au MZM afin de maintenir la polarisation complète, où la composante P0 est éliminée par le filtre optique élimination de bande ÉTAPE 4) Le wattmètre optique mesure la puissance optique moyenne d'entrée Popt au DUT au point "A" Lorsque Popt est stabilisée par la commande automatique de niveau, il n'est pas nécessaire d'utiliser le wattmètre ÉTAPE 5) Le wattmètre RF mesure la puissance RF moyenne de sortie PRF du DUT ÉTAPE 6) L’efficacité de conversion k, la fréquence de mesure est calculée l'aide de l'Equation (1 2): ÉTAPE 7) Répéter l'ÉTAPE l'ÉTAPE avec une fréquence différente Copyright International Electrotechnical Commission – 40 – I EC 62803: 201 © I EC 201 An nexe A (normative) Générati on de si gnal deu x fréqu ences pu i ssan ce réparti e l 'ai de d'u n M ZM rapport d'exti n cti on él evé [2] L'Annexe A décrit un exemple de génération de signal deux fréquences l'aide d'un MZM polarisation nulle avec rapport d'extinction élevé Le point de polarisation peut être contrôlé avec précision, lorsque le rapport d'extinction est très élevé À la condition de polarisation nulle, la différence de puissance entre les deux composantes spectrales désirées revient sa valeur minimale En considérant un MZM de type push-pull alimenté par un signal RF monofréquence de ω RF , son onde lumineuse en sortie peut être exprimée comme suit Einput e iω0t η i{ A1 sin (ωRFt + φ1 ) + φB1 } η i{ A2 sin (ωRFt + φ2 ) + φB2 } E=L + − e + e 2 Einput e i (ω0 t + φ B1 ) ∞ in (ω RFt + φ1 ) η η ( ) e =L + Jn ( A + α A )+ − Jn (− A + α A )e i nφ +φB ∑ 2 2 n = −∞ (A ) où L est le facteur de pertes l'intérieur du MZM, et Jn (x ) est la fonction de Bessel de première espèce d'ordre n Les valeurs de φ B1 , φ B2 , φ B sont les phases de polarisation, η est le déséquilibre d'intensité optique, φ , φ , φ sont les biais et A , A , A , α A sont les paramètres liés la porteuse pulsée fréquence glissante définis comme suit η η + , − 2 φ = φ − φ1 ,( A1 , A2 ) = ( A + α A , − A + α A ), A > α A φB = φB2 L × Einput − φB1 ,(P1 , P2 ) = 2 , η < (A.2) Les Equations (A.1 ) et (A 2) sont réputées présenter une bonne cohérence avec les performances réelles des MZM, les quatre principaux paramètres d'erreur des MZM étant tous inclus [3, 4] Les puissances de la porteuse, la bande latérale supérieure et la bande latérale inférieure (appelées “0”, “ + ” et “-1 ”, respectivement) sont déduites comme suit L × Einput P0 = E0 = R + S + RS cos φB L × Einput P+ = E+ = T + U − 2TU cos (φB + φ ) L × Einput P = E− = T + U − 2TU cos (φB − φ ) − R = + η { } { } { } η J ( A + α A ), S = − J0 ( A − α A ) 2 η η T = + J1 ( A + α A ),U = − J1 ( A − α A ) 2 2 Copyright International Electrotechnical Commission (A 3) I EC 62803: 201 © I EC 201 – 41 – Dans le cas où le MZM est polarisé son point de transmission minimal, ce qui correspond au cas de φ B = π , les puissances de P0 , P+ , et P–1 sont calculées comme suit L × Einput (R − S )2 P0 = L × Einput P+ = P = T + U + 2TU cos φ − { } (A.4) L'Equation (A 4) signifie que lorsque le MZM est polarisé un point de transmission minimal, la puissance de porteuse P0 devient la valeur minimale De même, les puissances de bande latérale supérieure et inférieure de P+ et P–1 deviennent égales Par conséquent, en ajustant les tensions de polarisation du MZM rapport d'extinction élevé pour maintenir la puissance de porteuse une valeur minimale, les puissances des deux fréquences deviennent automatiquement égales Noter que l'Equation (A 4) est satisfaite quels que soient les autres paramètres de η , α A , et φ De plus, cette technique est cohérente avec la technique de suppression de la puissance de porteuse I l est plus aisé de contrôler la puissance de porteuse que de mesurer chaque puissance du signal deux fréquences Dans le mesurage de la réponse en fréquence, deux techniques différentes de méthode optique et RF sont utilisées, en fonction de la plage de fréquences de mesure Pour une plage de fréquences supérieures GHz, un filtre passe-bande optique bande étroite extrait directement l'onde lumineuse porteuse, et sa puissance optique est contrôlée Pour une plage de fréquences inférieures GHz, un analyseur de spectre RF surveille le signal RF provenant de la photodiode de référence, qui présente une réponse en fréquence pratiquement plate du courant continu GHz Copyright International Electrotechnical Commission – 42 – I EC 62803: 201 © I EC 201 Annexe B (informative) Exigences relatives l'amplificateur optique avec commande automatique de niveau B.1 Remarque préliminaire L'Annexe B décrit l'amplificateur optique et la fonction de système commande automatique de niveau, ainsi que les exigences générales nécessaires la réalisation de ces fonctions B.2 Schéma fonctionnel B.2.1 Amplificateur optique Voir la Figure B.1 10 11 IEC Légende Cou pleu r optiq u e Ph otod iod e Ampl ificateu r transi mpéd ance Li g ne retard optiq u e EDF (fibre dopée l 'erbi u m) M u l ti pl exeu r en l ong u eu r d 'onde 10 11 LD d e pom page Pil ote d e l a LD d e pompag e FPGA (réseau d e portes program mabl e su r site) En trée opti q u e Sorti e optiq u e Figure B.1 – Schéma fonctionnel de l'amplificateur optique Copyright International Electrotechnical Commission I EC 62803: 201 © I EC 201 B.2.2 – 43 – Commande automatique de niveau Voir la Figure B.2 IEC Légende Cou pleu r optiq u e Ph otod iod e Ampl ificateu r transi mpéd ance VOA (affaiblisseu r opti q u e vari abl e) Pil ote d u VOA FPGA (réseau d e portes program mabl e su r site) En trée opti q u e Sorti e optiq u e Figure B.2 – Schéma fonctionnel de la commande automatique de niveau B.3 Fonction et fonctionnalités La combinaison d'un amplificateur optique et d'un système commande automatique de niveau (ALC) peut offrir une largeur de bande de fréquence agrandie, comme décrit la Figure B.3 Les signaux de sortie balayés provenant d'un MZM sont amplifiés par un amplificateur AGC-EDFA (Amplificateur fibre dopée l'erbium commande automatique de gain) La perte du VOA intégré dans le système ALC est définie l'avance sur une valeur appropriée La largeur de la bande de fréquence peut être agrandie en réglant la perte du VOA Par conséquent, un système deux fréquences équipé d'un amplificateur optique et d'un système ALC permet d'obtenir une largeur de bande de fréquence plus importante comparée un MZM Si l'affaiblissement de puissance du M ZM avoisine dB par octave et que la perte prédéfinie du VOA est de dB, la largeur de la bande de fréquence du système deux fréquences peut doubler Copyright International Electrotechnical Commission – 44 – (1 ) M od ul ateu r Am pl itu d e (d B) LD AGC-EDFA I EC 62803: 201 © I EC 201 (2) ALC (3) (2) Sortie d e l 'AGC-EDFA (3) Sorti e d e l 'ALC (1 ) Sortie d u mod u l ateu r Fréq u ence (H z) IEC Figure B.3 – Caractéristiques de fréquence B.4 B.4.1 Exigences Amplificateur optique Les exigences typiques pour le système combiné de l'AGC-EDFA et de l'ALC en tant que système de mesure portent sur un balayage de fréquence grande vitesse inférieur ms et une faible erreur de mesure, inférieure 0,2 dB La liste ci-dessous décrit les exigences relatives l’AGC-EDFA: – – – – – – fonction: AGC (commande automatique de gain); plage de longueurs d'onde: 530 nm 562 nm; plage de puissances d'entrée: − 24 dBm − dBm ; gain: dB 23 dB; erreur de gain: 0, dB max; facteur de bruit: dB max La fonction de transfert du système de commande de retour AGC-EDFA (FB) est donnée par: TAGC − EDFA = G1 ( s ) × G2 ( s ) × G3 ( s ) × G4 ( s ) + G1 ( s ) × G2 ( s ) × G3 ( s ) × G4 ( s ) × G5 ( s ) ó G1 ( s ) G2 ( s ) G3 ( s ) G4 ( s ) G5 ( s ) est la est la est la est la est la Copyright International Electrotechnical Commission fonction fonction fonction fonction fonction de de de de de transfert de transfert du transfert de transfert de transfert de la photodiode côté entrée et du TI A; pilote de la LD de pompage; la LD de pompage; l'EDF; la photodiode côté sortie et du TI A; (B.1 ) I EC 62803: 201 © I EC 201 – 45 – Une vitesse élevée n'est pas exigée pour la commande FB, car une EDF dispose d'une vitesse de réponse physique de l'ordre de la ms Toutefois, il convient que la valeur du gain de boucle soit suffisamment importante pour générer une petite erreur de gain B.4.2 Commande automatique de niveau (ALC) Pour réaliser un temps de balayage grande vitesse, le VOA intégré dans le système ALC doit être un VOA de type grande vitesse (de type électro-optique (E/O) ou acousto-optique (A/O), par exemple) Les principales exigences sont décrites ci-après: – vitesse de réponse: < 00 µ s ; – perte d'insertion: < 0, dB ; – erreur de gain: 0, dB max Ici, il s'agit d'une fonction de transfert du système de commande ALC FB: TAGC − EDFA = G1 ( s ) × G2 ( s ) × G3 ( s ) + G1 ( s ) × G2 ( s ) × G3 ( s ) × G4 ( s ) (B 2) où G1 ( s ) G2 ( s ) G3 ( s ) G4 ( s ) est la est la est la est la fonction fonction fonction fonction de de de de transfert du transfert du transfert de transfert de pilote du VOA; VOA; l'EDF; la photodiode côté sortie et du TI A; Une conception optimale des caractéristiques en fréquence de la fonction de transfert est nécessaire pour obtenir une réponse grande vitesse sans instabilité, et il convient que la valeur du gain de boucle soit suffisamment importante pour générer une petite erreur de gain Copyright International Electrotechnical Commission – 46 – I EC 62803: 201 © I EC 201 Annexe C (informative) Système de mesure de la réponse en fréquence et EDFA commande automatique de niveau C.1 Système de mesure de la réponse en fréquence pour les dispositifs de conversion optique-électrique avec un générateur deux fréquences La Figure C.1 représente la configuration du système de mesure de la réponse en fréquence Le système est composé d'un générateur deux fréquences, d'un EDFA, d'un générateur de signal RF, d'un wattmètre optique et d'un wattmètre RF Le balayage en fréquence est mesuré en procédant au balayage du générateur de signal RF L’efficacité des dispositifs de conversion O/E peut être calculée par des niveaux de puissance optique et RF pour chaque fréquence Le générateur deux fréquences est composé d'une diode laser (LD), d'un modulateur externe, d'un moniteur, d'un circuit de commande pour le modulateur externe et d'un circuit de commande Pour supprimer les éléments non essentiels du signal deux fréquences de sortie, il convient de contrôler le modulateur externe de manière maintenir une tension de polarisation optimale 10 11 14 12 13 IEC Légende Générateu r d eu x fréq u ences LD (d iod e l aser) Ci rcui t d e command e M od ul ateu r externe Ci rcui t d e command e 10 Cou pleu r opti qu e M oniteu r Générateu r de sig nal RF Wattm ètre optiq u e EDFA (ampli fi cateu r fi bre d opée l 'erbi um) 11 12 13 14 Sorti e opti qu e Wattmètre RF PC (ord inateu r personn el ) DU T (di sposi ti f en essai ) Figure C.1 – Configuration du système de mesure de la réponse en fréquence Le Tableau C.1 présente un exemple de spécification du système de mesure de la réponse en fréquence Des performances d'éléments non essentiels inférieures − 30 dB peuvent être obtenues par un contrôle optimal de la polarité La plage de fréquences RF dépend essentiellement du générateur de signal RF U ne plage supérieure 20 GHz peut être réalisée l'aide d'un générateur de signal RF plage plus large Copyright International Electrotechnical Commission I EC 62803: 201 © I EC 201 – 47 – Tableau C.1 – Spécifications typiques du système de mesure de la réponse en fréquence Élément C.2 Spécifications Pl age d e longueu rs d 'on d e 550 nm ± nm Pl age d e fréq uences RF 20 M H z 20 GH z Commentaires Di od e laser DFB N i veau de sortie > –30 dBm Si gnal deu x fréq u ences Él ément n on essenti el > –30 dBm Rapport d e suppression d e porteu se Exacti tud e d u gai n rel atif < ± 0, d B Exacti tud e d u gai n absol u < ± 0, d B Pas d e fréq u ence > MHz Générateu r de signal RF Exacti tud e d e fréq u ence < MHz Générateu r de signal RF EDFA commande automatique de niveau (ALC-EDFA) La Figure C.2 représente une configuration de système ALC-EDFA L'ALC-EDFA est composé d'une EDF, d'un VOA, d'une LD de pompage, de deux moniteurs, de deux circuits de commande et d'un FPGA L'EDF est commandée par gain constant par le moniteur de puissance d'entrée et la LD de pompage La commande niveau constant de la sortie est assurée par le VOA et les moniteurs d'entrée et de sortie 12 13 10 11 IEC Légende Cou pl eu r optiq u e Ph otodi od e Am pli fi cateu r transimpéd ance Lig ne retard optiq u e EDF (fibre d opée l 'erbiu m) M u l ti pl exeu r en l ong u eu r d 'onde LD d e pom page Pil ote d e l a LD d e pompag e FPGA (réseau d e portes prog ram mabl e su r site) VOA (affaiblisseur optique variable) 1 Pi lote d u VOA Entrée opti qu e Sortie opti qu e Figure C.2 – Configuration de système ALC-EDFA Comme décrit dans le Tableau C.2, la plage de longueurs d'onde est comprise entre 530 nm et 562 nm La plage et le niveau de puissance dépendent des performances du pompage La vitesse de réponse est déterminée par la vitesse de contrôle de retour FPGA Le contrôle de polarité haute précision assure la stabilité de puissance 0, dB Copyright International Electrotechnical Commission – 48 – I EC 62803: 201 © I EC 201 Tableau C.2 – Spécifications typiques du système ALC-EDFA Élément Spécificati ons Pl age d e lon gueurs d 'ond e 530 nm 562 nm Pl age d e pui ssances d 'entrée –22 d Bm –1 d Bm Vi tesse d e réponse < ms N i veau de puissance d e sorti e > –5 dBm Stabi lité d e puissance d e sortie < ± 0, d B La Figure C.3 est un exemple de résultats de réponse en fréquence de la photodiode avec et sans l'utilisation d'un EDFA commande automatique de niveau [5] La photodiode en essai est une photodiode Picometrix modèle PT-1 C (largeur de bande de GHz) La réponse est de dB au-dessus de GHz et les résultats correspondent la largeur de bande indiquée Les résultats de la réponse en fréquence présentent une fluctuation plus faible, inférieure ± 0, dB, lorsque la puissance deux fréquences est contrôlée par l'EDFA –2 Avec EDFA com mand e d e gai n –3 Sans EDFA command e d e gai n Sensi bil ité (dBe) –4 –5 –6 –7 –8 –9 –1 –1 –1 2 Fréq u ence (GH z) 10 Figure C.3 – Exemples de mesure de la réponse en fréquence Copyright International Electrotechnical Commission 12 IEC I EC 62803: 201 © I EC 201 – 49 – Bibliographie [1 ] KI UCH I , H , KAWAN I SH I , T , YAMADA, M , SAKAMOTO, T , TSUCH I YA, M , AMAGAI, J and I ZU TSU, M , High Extinction Ratio Mach-Zehnder Modulator Applied to a Highly Stable Optical Signal Generator, IEEE Transactions On Microwave Theory and Techniques , 55,1 964-1 972 (2007) [2] I N AGAKI , K , KAWAN I SH I , T and I ZU TSU , M., Optoelectronic frequency response measurement of photodiodes by using high-extinction ratio optical modulator, I EICE Electron Express, Vol.9, issue 4, pp.220-226, 201 [3] KAWAN I SH I , T , SAKAMOTO, S and IZU TSU , M , High-Speed Control of Lightwave Amplitude, Phase, and Frequency by Use of Electrooptic Effect, I EEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, 3, 79-91 (2007) [4] KAWAN I SH I, T , SAKAMOTO, T , CHI BA, A , TSUCH I YA, M and TODA, H , Ultra high [5] TAN GMALA, T , MAN KON G, U , IN AGAKI , K and KAWAN I SH I , T PD Frequency Response Measurement Technique Using MZM with Two-tone Light wave Power Control, extinction-ratio and ultra-low chirp optical intensity modulation for pure two-tone lightwave signal generation , CLEO2008, CFA1 201 3, Conference on Lasers and Electro-Optics Pacific Rim (CLEO-PR), WPF-32 _ Copyright International Electrotechnical Commission Copyright International Electrotechnical Commission Copyright International Electrotechnical Commission I N TE RN ATI O N AL E LE CTRO TE CH N I CAL CO M M I S S I O N 3, ru e d e Va re m bé P O B ox CH -1 1 G e n e va S wi tze rl a n d Te l : + 41 F a x: + 22 91 02 1 22 91 03 00 i n fo @i e c ch www i e c ch Copyright International Electrotechnical Commission