A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ f ) 1 1 明 領 域 1 I 本 發 明 集 中 在 調 變 器 » 尤 其 是 具 備 傾 斜 導 波 管 之 積 體 1 1 化 光 電 m 變 器 〇 請 I 先 1 明 背 景 閲 背 | 愈 來 愈 多 的 積 體 光 電 調 變 器 發 現 使 用 在 光 纖 通 訊 % 統 1 I 之 1 中 9 發 展 如 此 之 % 統 可 以 替 換 傳 統 的 電 磁 傳 輸 線 9 例 如 注 意 1 I 本 光 纖 通 訊 % 統 可 能 包 含 一 與 寬 頻 寬 外 部 調 變 器 有 關 事 項 再— 1 1 之 高 功 率 f 低 雜 訊 雷 射 光 源 〇 填 窝 本 1 Μ. I 巨 J»·〆· 刖 已 經 知 道 有 各 種 不 同 光 學 調 變 器 之 結 構 9 在 已 知 頁 1 I 結 構 之 中 9 都 是 利 用 * 同調光束之間的干涉或在相同光 1 1 源 發 生 部 分 之 調 變 器 在 如 此 之 方 式 下 » 至 少 在 組 合 之 1 1 光 束 上 • 強 迫 希 望 之 強 度 調 變 > 在 組 合 之 刖 » 如 此 之 調 1 訂 變 器 選 擇 性 相 移 互 有 關 連 之 光 束 〇 1 在 本 文 中 9 注 Τ*^·. 到 採 用 表 現 有 光 電 效 應 之 光 學 材 料 1 1 尤 其 是 鈮 化 鋰 或 m 化 鋰 的 積 體 光 學 強 度 諝 變 器 提 供 許 多 1 I 優 點 9 而 且 « 在 高 性 能 類 比 光 m 連 結 方 面 9 白 然 而 然 地 — 1 | • 其 tSr 變 得 愈 來 愈 重 要 而 普 遍 9 如 此 調 變 器 之 應 用 包 含 線 | • 但 不 限 於 • 有線電視 f 天 線 遙 測 及 相 位 陣 列 雷 逹 〇 1 1 如 此 % 統 常 見 之 問 題 為 受 限 於 諝 變 失 真 和 由 於 非 線 性 調 變 所 造 成 之 諧 波 失 真 的 動 態 範 圍 〇 1 首 先 發 表 之 調 變 器 設 計 示 於 第 1 圔 » 一 般 由 參 考 數 字 1 | 1 00表示， 第1 圖稱為行進波組態調變器， 正如月 ί示之 1 行 進 波 調 變 器 f 其 包 含 一 導 入 波 導 管 區 段 或 通 道 110, 1 Y 輸 入 波 導 管 m 合 器 11 2 , 3 上和下波導管區段1 14 9 11 6 , 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（：1 u 公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 321727 A7 B7 五、發明説明（> ) Y波導管輸出耩合器11 8和輪出波導管區段119,平行設 置之上和下外電極105, 106分別緊密靠近上和下波導管 區段114, 116, — RF輸入點102耦合到位在下和下波導管 區段11 4, 116之間的中央電極103,此中央電極103耦合 到終端阻抗1 0 4 ,如5 0 Ω之電阻器，接著，將此終端阻 抗104接地。 在行進波組態中，調變之電訊號與透過輸入波導管區 段110進入，而經由輸出波導管區119出去之光波訊號共 線行進，在此設計中，只有一値廣義的輸入有可能獲得 最佳的頻率逛應，行進波組態之頻率逛應受限於由電搔 結構組成之共平面型傳輸線的待性阻抗，及當它們沿著 電極結構之長度傳避時，在徹波訊號和光波訊號之間 的延遲時間差，為了要得到良好的終端阻抗匹配和小的 延遲差，通常需要在電極和基板之間的介電質緩銜層及 非常厚的金鼷膜，有時使甩長的電極結構以提供高的調 變靈敏度，在具有如此依賴緩衝層待性之結構的調變器 中，加熱基板會造成不穩定的問題。 當行進波導管調變器組態提供某些超越其他設計的優 點時，根據可以達成之頻寬，其也有幾値缺點，事實上 ，使用行進波組態實行之調變器會受到設計限制，使其 很難實行，而且棘手，換言之，很難設計一具有約50Ω 待性RP阻抗之共平面型徹波傳輸線，因此，光學調變器 必需不用行進波組態，而可以維持相當大的頻寬，如1 GHz或更大。 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------J丨裝------訂-----γ旅 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（夺） 現在參考第2圖，其為9外已知的光學調受器，即一 般由參考數字2 0 0表示之M a c h - Z e h n d e r強度調變器，此 光學調變器200包含輸入波導管區210,輸入Y分枝波導 管锅合器212,上和下波導管區214, 216,輸出Υ分枝 波導管锇合器218和輸出波導管區219,如圖示，位在波 導管區214和216之間的單中央饋入電極207係當作驅動 電極，接地板209圍嬈在此中央電極207四周，上波導管 區214傜位在中央電極207和接地板209上部之間，而下 波導管區216則位在中央電極207和接地板209下部之間。 如第2圖所示，RF輸入202耦合到中央電極207和終端 阻抗204,接著，此終端阻抗204接地。 示於第2圖之電極配置為一種驅動光學波導調變器之 電極的常見方法，此方法包含使用由具有電極207中央 饋入之電感和電阻降到最低的接地板209所圍撓之單中 央電極207,基本上，電極207在超低RF驅動頻率時為電 容性，·而在高頻時變成互感，與電極207之電容組合的 電子RF驅動訊號源之内電阻定義一限制此種諝變器之頻 率響應的RC網路。 示於第2圖之塊狀組件調變器組態具有典型的截止親 率 ： f C = 1/ (RC) 其中C為電棰結構之電容，而R為驅動源之電阻，如 電阻2 0 4。 較小的C可以有較高的上截止頻率，小的C值需要一 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） II I I I I ^ ^^^ __ I |、訂| II —^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
A 4 /_\明 説明發 接 .1 達 外 此 〇 fella 度性 長頻 用高 作的 互際 相實 掻制 電限 短會 之威 度電 敏和 0 容 器電 變散 調雜 低之 降線 具要 ，的 求寛 要頻 的高 多持 愈維 來夠 愈能 器要 變需 調器 學變 之學 寛光 頻新 大之 最值 有容 具電 於小 對很 。 有求 不電 料行 材平 學到 光加 之場 分電 部同 餘不 剩將 搔iHS一一 n B. 霄 8 或含 \ 包 且生 板産 基可 和也 管 ， 導電 波導 含夠 包能20 僅極 用 作 互 相 和 用 作 的 音 磬 此 波 聲 的 身 結 之 生 産 所 結 微 細 或 波 漣 的 影 良 不 有 應 饗 率 頻 之 ο ο 2 器 變 成 。 造構 性 待 率 頻 之 器 變 型 掻 i 狀 塊 善 改 要 試 嚐 術 技 多 〇 許性 有線 和 0 利 專 國 0 S 央 中 體 固 用 使 著 沿 由 明 說 號 ，管 離導 距波 貫的 橫斜 之傾 變此 改如 漸用 漸使 向 ， 方用 管使 導的 波管 的導 中波 器之 變開 調分 學.互 光相 之此 棰彼 對頻 在之 辔趣 影興 而有 ，為 真行 失的 訊句 雜均 之更 號時 訊管 出導 輪波 光板 展行 擴平 或二 \ 用 且使 低當 降比 會於 (請先閲讀背面之注意事項"填寫本頁) -裝. -訂 -線· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在變 於調 因之 歸應 可塑 除率 消頻 有坦 没平 若更 ，有 率具 頻管 光導 的波 同斜 不傾 種用 各不 ，比 中能 圍可 範供 率提 真 失 訊 雜 的 號 訊 出 輸 光 之 應 效 波 聲 的 生 β 産繼 所影 間低 期降 作會 操則 器 ， 輸器 光變 和調 應學 效光 波型 聲極 低電 降狀 有塊 具之 一 管 示導 顯波 其斜 , 傾 圖的 3 量 第波 考漣 參之 在號 現訊 出 器 變 HW- 學 光 此 區 管 導 波 入 輸 含 包 Υ 入 輸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 321727 A7 _ B7 五、發明説明（^ ) 分枝波導管银合器312,上和下分別分連鑲傾斜的波導管 匾314, 316,輸出Y分枝波導管讲合器318和輸出波導管 區319,如圖所示，單固體中央霄極307偽位在波導管區 314和316之間，此固體中央電極307傺當作驅動電極使用 ，一接地板309圔嬈在此中央電極307四周，上波導管區 314位在中央電極307和接地板309上部之間，而下波導管 區316刖位在中央電棰307和接地板309下部之間。 如第3圖所示，RF輸入302锅合到中央電極307和終端 阻抗304,接箸，将此終端阻抗304接地。 當上述已知之實行光波導管調變器的方法成功證明到 某痼程度時，給予相當大頻率辛近代要求，需要改善可 以支持頻寬大於可能使用已知塊狀電棰型調變器之光波 導管調變器，此外，希望光波導管調變器有一大略平坦 的頻率堪應和線性化的輸出，而且也希望此辋變器能夠 不用行進波組態實行。 葭Jg...结述 本發明俗關於調變器，尤其是具有傾斜波導管之積體 光電調變器。 根據某一實施例，光調變器包含一對形成在基板上之 光波導管，此波導管基本上彼此相互同時延伸，且藉由 沿箸波導管的方向漸漸改變之横向距離彼此相互分開， 放置此波導管以通過外電棰配件和中央電極配件之間， 基本上，外電極配件圍嬈著中央鼋極配件，使得當外加 電壓跨過外和中央電棰配件時，在中央霄極配件和外罨 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------(I#------IT------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ y ) 1 1 極 配 件 之 間 産 生 一 電 場 » 為 了 將 由 外 電 極 配 件 和 中 央 電 1 1 極 配 件 相 互 作 用 所 造 成 之 有 效 電 容 降 至 最 低 f 中 央 電 極 1 1 配 件 使 用 許 多 將 在 波 導 管 通 過 所 有 有 效 電 容 降 至 最 低 之 〆\ 請 1 先 1 區 域 中 産 生 的 電 強 強 度 增 到 最 大 之 配 置 的 値 別 電 極 區 t 閲 讀 1 由 使 用 如 此 之 中 央 電 極 組 態 * 與 固 體 電 極 之 表 面 積 相 背 1 1 之 1 較 • 此 中 央 電 極 的 表 面 積 有 減 少 因 為 中 央 電 極 的 表 面 注 意 1 1 積 減 少 » 所 以 電 容 減 少 % 而 且 與 使 用 單 固 體 中 央 電 極 項 I 再 I 之 調 變 器 相 較 t 本 發 明 之 調 變 器 的 所 有 頻 寬 會 增 加 * 而 填 寫 本 1 裝 期 望 可 用 相 對 於 固 體 中 央 電 極 之 本 發 明 的 中 央 電 搔 配 件 頁 s_^ 1 I 達成電容減少20到40% 〇 1 1 H. 式 簡 «30 早 説 明 1 I 笫 1 圖 為 以 行 進 波 組 態 實 行 之 已 知 光 調 變 器 〇 1 1 訂 第 2 圖 為 以 塊 狀 構 件 組 態 實 行 之 已 知 光 調 變 器 〇 1 第 3 圖為以塊狀構付組態實行已知包含傾斜波導管和固 1 1 態 中 央 電 極 之 光 調 變 器 〇 1 | 第 4 圖 為 根 據 本 發 明 之 某 一 實 施 例 實 行 包 含 多 板 中 央 1 —~vj 電 極 之 光 調 變 器 〇 I 第 5 到 7 圖為根據本發明之各種實施例實行包含傾斜 1 光 波 導 管 和 多 區 段 式 電 極 之 各 光 調 變 器 〇 1 1 第 8 到10圔為各種包含許 多 同 時 具 有 傾 斜 波 導 管 和 多 1 區 段 式 電 極 之 光 調 變 器 的 線 性 化 光 調 變 器 〇 1 1 詳 沭 1 現 在 參 考 示 於 第 4 圖 之 根 據 本 發 明 第 一 實 施 例 實 行 的 1 I 光調變器400 , 如圖所示， —8 此光調變器400包含實行在基 1 1 1 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標孪（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 板430上之波導管和電極結構403 ,及位在印刷電路板401 上之RF輸人端402和阻抗器404,基板430可能為可以傳 導光且具有光電和壓電特性之材料，如鈮化鋰晶醱或類 似之光學材料。 該波導管和電極結構40 3包含輪入波導管區410,第一 Y分枝波導管銷合器314,上和下傾斜波導管區414, 416 ，第二Y分枝波導管耦合器418,及輪出波導管區419。 在操作期間，一般具有以毫瓦表示之功率準位的輸入 光波供應到輸入波導管區410,利用Y分枝波導管耦合 器412,將光波分別載到上波導管區414和下波導管區416 ，通過上波導管區41 4之光行進波行進通過第二Y分枝 波導管繙合器418之上分枝，然後通過輸出波導管區419 ，而提供一光波輸出，同理，通過下波導管區416之光 行進波行進通過第二Y分枝波導管耦合器41 8之下分枝 ，然後通過輸出波導管區419,注意，波導管區410, 412 ,414, 418和419形成一連鑲的波導管，就像波導管區 410 , 412 , 416,418, 419〇 在第4圖所示，一對相當窄的延長上外電極406，407 之放置位置非常靠近上縱向波導管區414的頂部，而且 其形狀跟隨箸波導管區414的傾斜外圍，同理，一對窄 的延長下外電極408, 409之放置位置非常靠近下縱向波 導管區416的底部，而且其形狀跟隨箸波導管區416的傾 斜外圍。 —對窄的延長上和下中央電極420, 421之放置位置非 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29?公釐） 裝 訂 "線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（才） 常靠近上縱向波導管區414的底部和下縱向波導管區416 的頂部，電極420 , 421之形狀分別跟隨著波導管區414 ,416的傾斜外圍，電棰區422偽用以將上和下中央電掻 420 , 42 1锇合在一起，如圖所示，中央電極420, 421没 有由電棰區422耩合在一起的部分彼此利用一部分基板材 料430隔開，該罨極區422偽银合到輸入端402，在此方式 下，將調變或瞬時電壓V(t)接到霄極區422，420，421， 也有可能連接一 DC镉壓到電極區422，420，421，位在 印刷電路板401上之終端阻抗器404偽耦合到输入端402 和接地。 在本範例中，上和下外電極對（406, 407)， （408, 409)分別各自連接到參考電位源，即接地，在圖示之實 施例中，電極區411, 413將上和下外電極對連接在一起 ,以確保它們是在相同的參考電位。 波導管和電極構件可能形成在具有利用像將鈦擴散進 入基板430而形成之波導管區和利用像將導體沈積在基 板上而形成之電棰的基板430上。 供應到输入波導管區410之光波訊號基本上偽利用第 一 Y分枝波導管锶合器412等分，因此，有一半行進通 過上波導管區414，而另一半則通過下波導管區416,光 行進通過在上外電極對406, 407和上内電極區420之間 的上波導管區414,光行進通過在下外電極對408, 409 和下内電極區421之間的下波導管區41 6.調變電壓V(t) 造成基板430的折射率改變，此造成通過上和下波導管 -1 0 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公* ) ---------裝------訂-----「線 (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（？） 區之光速改變，在上波導管區414中的速度改變，相對 於在下波導管區416中所發生的速度改變，如此，若在 上波導管區中的速度對應V(t)的變化增加，則在下波導 管區中的速度將對應V(t)的變化減少。 在光行進通過上波導管區414和下波導管區416之間所 産生的相差會調變光，光從上波導管區41 4和下波導管 银合器416通過第二Y分枝波導管區418，然後藉由輸出 波導管區41 9組合在一起，而形成調變光訊號输出，此 調變光輪出訊號僅包含此調變光的同相分量，因為在本 範例中，第二Y分枝波導管锅合器41 8偽當作吸收進入 基板430之同相正交的調變光分量之調變器。 正如將顯示之技術的普通技巧之一，光調變器400可 能為具有包含減少諝變光品質之磬音效應，如漣波，的 傾斜波導管之塊狀構件電極型的調變器之待色，如前所 述，此種型式之調變器的截止頻率由下式決定： f 〇 = 1/ (RC) 其中C為整傾電極結構之電容，而R為驅動源之電阻 ，如電阻器404。 比較示於第3和4圖之電極結構明白顯示：示於第4 圖之本發明的實施例使用可能具有包含相對於在已知元 件中發現之固體中央電極結構的電極區420, 42 1和422 之多平板中央電極結構的待色。 藉由在此方法中實行中央電極結構，電容效應會減少 ,此減少調變器400整痼電極結構的所有電容C ,藉由 -1 1 - 才、(尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^------1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 321727 B7 五、發明説明（、。） 使用相對於固體中央電極之多平板中央電極配件，所有 電容C的減少可達成一點點或沒有不良的衝擊調變通過 光調變器400之光波訊號的能力。 因此，本發明之多平板中央電極配件允許調變比使用 具有固體中央電極之相似光調變器有更高頻率之訊號， 所以，根據本發明之某一實施例，使用多平板中央電極 産生具有比使用固體中央電極之相似調變器可能有更大 頻寬的調變器。 根據本發明另一實施例實行之光調變器500示於第5圖 ，和第4圖相同或類似的那些構件使用和第4圖相同的 參考數字表示，而且為了簡化起見，將不會再詳述。 現在參考第5圖，其可以看到包含印刷電路板501之 光調變器500,其也包含一實行在基板430上之波導管和 電極配件503 ,不像前述之光調變器，此光調變器500使 用一包含許多値別電極區540, 542, 544之電極結構， 其也使用傾斜波導管以降低聲音效應，而且在圖示之實 施例中，多平板中央電極將有效電容降至最低，因此， 波導管和電極配件503可能像具有傾斜波導管和區段電 極之光諏變器一樣說明。 各電極區540, 542, 544由外電極570形成之區域或間 隔定義，如第5圖所示，一条列相當窄的延長上外電極 區 571, 572, 573, 574, 575, 576形成外電極 570 之上 部，此外電極570之上部的放置位置非常靠近上縱向波 導管區414之頂部，而且其形狀跟随箸波導管區414的傾 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----------^------1T------ ~ < (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（〇 ) 斜外圍，一条列相當窄的延長下外電極區584, 585，586 形成外電棰570之下部，ft：外mffi5702T$65StS彳立S 非常靠近下縱向波導管匾416之底部，而且其形狀跟随 箸波導管區416的傾斜外圍。 電極570之前和後倒區580, 583及分隔區581, 582與 上和下區共同定義電極區540, 542，544。 第一電極區540由外電極區571，572, 581, 584和580 定義，第二電搔區542由外電極區573, 574, 582, 585 和581定義，第三電極區544由外電極匾575, 576, 583, 586和582定義。 各電極區540, 542, 544都包含多平板中央電極配件 ，笫一電極區540之中央電極配件包含放置位置靠近上 縱向波導管區414底部和下縱向波導管區416頂部之第一 對窄的延長上和下中央電搔550, 551,電極550, 551之 形狀分別跟隨著波導管區414, 416的傾斜外圍，使用银 合電極區552將上和下中央電極5 50· 551彼此相互耦合 和嫌合到第一導線590。 第二和第三電極區542, 544之中央電極配件係在類似 第一電棰區540之中央電極配件的方式下實行，第二和 第三電極區542, 544之中央電極配件包含第一對窄的延 長上和下中央電棰（554, 555 )(558 , 559 ),上中央電棰 554. 558之位置靠近上縱向波導管匾414的底部，而下 中央電棰555, 559之位置則靠近下縱向波導管區416的 頂部，電極（554, 558>, (555, 559)之形狀分別跟隨著 本紙張尺度適用中國國家標，（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） —————— I ――裝 ϋ n n I 線 ί < (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 五、發明説明（…） 波導管區414, 416的傾斜外圍，使用網合電掻區556， 57 6分別將上和下中央電極對之電極（554，555), (558 ,559)彼此相互耦合和耦合到第二和第三導線591, 592。 如前所述，本發明之中央電極設計參考此處提供比使 用固體中央電極有更低電容之多平板設計，但是，應該 注意到示於第5圖之本發明實施例可能使用固體或多平 板中央電掻實行。 如画所示，外電極570係耦合到參考電位，如在示於 第5圖之實施例中為接地。 各値第一到第三導線5 9 0，5 9 1，5 9 2耦合到位在印刷 電路板501上之對應調變電壓源，如第5圖所示，印刷 電路板5G1包含一耦合到具有L/2電感之第一電感器531 的RF端入端502,其中L為正數，因此，第一電感器之 輸出側傜當作用以調變第一電極區5 4 0之中央電極配件 的電壓源，接著，電感器531耦合到第一導線590和具有 L電感之第二電感器5 3 2 ,此第二電感器5 3 2的輸出耦合 到導線591和具有L電感之第三電感器533,因此，第 二電感器之輸出側傜當作用以調變第二電極區542之中 ----------1------1T------^ 今 - (請先閱讀背面之注意事項-S填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 電第 央 源 壓 電 的 件 配 極 3 3 5 器0 電 三 抗 阻 端 終 輸到 的合 4 BW 4 5 f 器 4 感54 34. — 2 四 5 第 線之 導感 三電 m/2 到 L 合有 耦具 傜 , 出著 輸接 之 ， 端 出 電 四 波 與 4 ο 5 抗 阻 端 终 此 7 器 5變 ί 0 暮詡 (-¾之 V 3 發 ο 5 本 奪 棒 ， 結述 器所 變前 調如 和 器 感管 電導 區 和 管 導 。皮 地、〜 斜 合3 用0 $使 4ΑΚ/1 36 ο 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（ ^ ) 1 1 段 式 電 極 組 態 9 提 供 一 具 有 大 頻 寬 和相 當平坦之 頻率遒 1 1 應 的 光 調 變 器 9 此 調 變 器 5 0 0具有不需要複雜的缓衝層 1 I 且 / 或 厚 膜 金 靨 化 技 術 而 能 達 成 此 非常 希望之結 果的 r—v 請 1 1 優 點 > 除 了 具 有 大 頻 寛 9 和 平 坦 頻 率饗 應之外， 本發明 先 閱 1 I 1 之 調 變 器 50 〇也具有高調變蚕敏度的優點。 背 © 1 I 在 第 5 圖 之 區 段 式 電 極 實 施 例 中 ,所 有的電極 結構都 1 | 意 | 分 成 多 塊 狀 構 件 區 5 4 〇 , 5 4 2 > 54 4， 在電方面，光調變器 1 1 50 〇傜當作_每- -値分別具有相互反應長度li ,12 和1 3 1 之 第 一 到 第 三 電 極 區 5 4 〇 , 5 4 2 9 54 4及C 電容的低通階 寫 本 頁 Λ 1 梯 網 路 9 在 圖 示 之 實 施 例 中 9 設 計 電極 區 540, 542， 544 I 使 1 > 1 1 ， 1 3都等於長度1 9 第一 -到第三電極區5 4 0 , 1 I 54 2， 5 4 4與 L 之 有 效 電 感 相 連 7 且 終止 在阻抗5 0 5，如 I 1 具 有 電 阻 R 之 負 載 電 阻 器 9 為 了 要 得到 最佳阻抗 匹配， 訂 | R 值 應 接 近 外 部 阻 抗 » 如 通 常 是 50 Ω , 且也應滿 下式： 1 I R= S q r t ( L/C ) 1 1 區 段 式 電 極 調 變 器 50 〇之理論截止頻率將為： -- 1 f C 1/ (RC) 線 1 此 和 卑 一 構 件 之 值 相 同 但 m 敏 度正 比於（η X 1 )， 1 1 其 中 η 為 電 極 區 54 〇 , 5 4 2 9 5 4 4之數目， 因此，與單一 1 I 電 極 實 施 例 相 較 9 區 段 式 電 棰 光 調 變器 之靈敏度 增加等 1 1 於 電 極 區 5 4 0 , 5 4 2 > 54 4數之因子， 如在示於第5 圖之 1 1 實 施 例 中 為 3 倍 > 在 使 用 了 電 極 區 的另 一方面， 應該要 i 1 瞭 解 可 以 使 用 任 何 數 巨 之 η 區 段 〇 1 1 應 該 注 意 的 是 區 段 式 電 極 調 變 器 5 0 0之光調變耱應並 1 -1 5- 1 1 1 1 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公)ί ) A7 B7 五、發明説明（) 不需要跟隨由等效低通濾波器堪應給予之匹配辑應，與 在第一電極區540和最後電極區544之間的光波訊號相較 ,此光逛應也由電訊號之延遲差限制，此區段式電極諝 變器500之特性類似於使用行進波組態實行之調變器。 區段式電棰調變器之臨界頻率為： = [1/(RC)]X[1/[(n-1 )(1-3)]] 其中 a =il/(qRC) 和
It =有效總相互作用電極長度 =1 1 + 1 2 + 1 3 =在波導管中之光波速度； ^ a也可近似為： a ~ ceZe/(qRk) 其中：
Ce =沿著電極結構之徹波速度；
Ze =等效共平面傳輸線之待性阻抗；及 k = ( η - 1 ) 1 / U =電極”滿因子”。 為了要適當操作光調變器500,因此需要： 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) fed >=fc 〇 藉由使用與區段式電極結合之傾斜波導管，本發明之 光調變器500提供具有最小由聲音效應所造成之漣波的 寬且平坦之頻率逛應的優點。 根據本發明另一使用傾斜波導管和區段式電極之實施 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 例示於第6鼸，和第5画相同或相似的那些構件使用和 第5圖相同的參考數宇表示，且將不會再詳述。 現在參者第6圖，由圖可以看出光辋變器600包含第 一印刷電路板601,第二印刷電路板650,及波導管和電 極配件603 ,該波導管和電極配件603係實行在基板430 上，第一印刷電路板601為供醮讕變電壓訊號到波導管 和電極配件603之RF匹配電路板。 該第一印刷電路板601包含一 RF输入傳輸線613,許多 黏接線650, 654, 668，682，許多高阻抗傳輸線管652， 666, 669, 680, 684, — RF輸出傳輪線606, —用以匹 配RF輸出傳輸線606終端之晶HU阻器607和許多接地端 661,如第6圖所示，RF輸入傳輪線613傜藉由黏接線650 ,654和第一高阻抗傳輸線管652耦合到第二高阻抗傳輸 線管666,黏接線691將第二高阻抗傳輸線管666耩合到 在基板430上之第一電極區640的中央電極配件。 黏接線668和高阻抗傳輪線管669將第二高阻抗傳输線 管666IB合到高阻抗傳輸線管680,黏接線692將傳输線 管680耦合到第三中央電極配件633,黏接線6δ2和高阻 抗傳輸管684將傳输管680耦合到RF輸出傳输線6〇6，接 箸，RF輸出傳輸線606網合到用以匹配RF輸出傳輸線終 端之晶Η電阻器607。 該第二印刷電路板650為一包含DC偏壓傳輪線651之DC ί直流）偏壓電路板，此DC偏壓傳輸線651俗網合到位在 基板430上之第二中央電極配件630。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） ----------^-- (請先閲讀背面之注項！^寫本頁) .ΤΓ 線 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ ^ ) 1 1 該 波 導 管 和 電 極 配 件6 0 3包含2値 位在 偏壓電極區6 42 1 1 四 周 之 RF或 調 變 電 槿 區640，644，第一和第二調變電 極 1 I 區 64 0 , 6 44及 偏 壓 電 極區6 4 2傜由外 電極 6 7 0産生之間 隔 /«-V 請 1 1 形 成 » 此 外 電 極 67 0傜藉由黏接線66 〇網合到接地6 6 1， 第 先 閱 1 | 1 I —* 多 平 板 中 央 電 極 配 件6 3 1位在第一 電極 區6 4 0之中， 第 背 ώ 1 I 二 多 平 板 電 極 配 件 63 2位在偏壓電極 區64 2之中，而第 二 之 注 音 1 1 多 平 板 中 央 電 極 配 件 6 3 3則位在第二 調變 電極區6 4 4之 中。 項 1 I I I 該 波 導 管 和 電 極 配 件6 0 3之波導管 由許 多包含输入波導 填 1 管 區 4 1 〇 , 第- -Υ 波導管耦合器412 , 上縱向波導管通 路， 寫 本 頁 裝 1 下 縱 向 波 導 管 通 路 9 第二Υ波導管耦合器418和輸出波導 1 I 管 區 4 1 9之波導管區組成，該上縱向 波導 管通路包含第一 1 1 傾 斜 上 波 導 管 區 62 0 , 通常為直的上 波導 管區6 2 2和第 二 I 1 傾 斜 上 波 導 管 區 6 2 4 , 同樣地，該下 縱向 波導管通路包 訂 I 含 第 一 傾 斜 下 波 導 管 區6 2 6 ,通常為 直的 下波導管區6 2 8 1 I 和 第 二 傾 斜 波 導 管 區 6 3 0 ,該第一和 第二 上和下傾斜波導 1 1 管 區 62 〇 , 6 24 9 6 2 6 , 6 3 0對稱位在直的上和下波導管 區 —- 1 62 2， 6 28四 周 〇 線 1 因 為 由 偏 壓 電 極 區 642引入之偏壓 訊號 不會産生造成 1 1 漣 波 之 聲 訊 號 » 如 RF調變訊號之方式， 所以不需要 通 1 I 過 偏 壓 電 極 區 64 2要傾斜之波導管， 因此 ，在示於第6 圖 1 1 之 實 施 例 中 只 有 在 第一和第二RF調變電極區640, 6 4 4 1 1 中 之 波 導 管 和 電 極 區 要傾斜。 1 1 示 於 第 6 圖 之 光 調 變器具有類似於示於第5画之調 變 1 1 器 的 頻 寬 和 平 坦 的 頻 率饗應之優點， 但是示於第6圖 之 1 1 - 1 8 - 1 1 1 1 本紙張足度通Λ中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 321727 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（) 光調變器600還有當可能要求外加偏壓電壓到DC偏歷電 壓區642之中央電極配件632時，能允許調整DC偏壓準位 之優點。 在寧可使用高阻抗徹波傳输線管也不願使用分離式電 感器作外部匹配之第6圖的實施例中，提供比示於第5 圖中使用分離式電感器的實施例更可靠之高頻操作，且 製造容易，再現性高，有效電感可藉由用於連接傳輸線 管之黏接線的長度和位置調整。 現在參考第7圖，其為根據本發明之實施例的另一光 調變器700。此光調變器700類似於光調變器600,但是， 不像光調變器600，該光調變器7 00之第一印刷電路板701 使用螺旋形高阻抗傳輸線管70 2, 703,70 4與直線管相較， 使用螺旋形之高阻抗傳輸線管會增加每單位管長之有效 電感，與示於第6圖之實施例相較，此節省印刷電路板 701的空間，因為螺旋形傳输線管702,703,704的每單位 長度之電感增加，所以與使用直傳輸線管相較，更容易 完成大的諏諧範圍。 應該注意的是：用以耦合傳輸線管在一起之黏接線650 ,654 ,668,682,710,712和713可以用以調整在線管之間 的匹配。 如前所述，光調變器的線性化是用於，如有線電視之 類比傳輸的元件最重要的部分，許多已知的糸統取決於 可容易達成高逹500MHz頻寬之線性化的電子裝置，但是 ，超過500MHZ之線性化電子装置很難獲得，上述及圖示 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ----------装------、訂------#- (請先閱讀背面之注意事項再¥-寫本頁) 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 A7 _B7 _ 五、發明説明（、牙） ，如第5-7圖之本發明的光調變器能夠有超過500MHz的 頻寬，因此，有需要可以使用本發明之諝變器和外加， 如1GHz且更高之訊號的線性化法，為了完成最佳的線性 .化，需要一平坦的頻率逛睡，加入傾斜波導管和匾段式 電極之本發明的光調變器，即使在高賴下，也非常適合 完成良好的線性化。 根據本發明的各種實施例，在此處參考之美國專利第_ 5,148,503號和美國專利第5,249,243號中説明的線性化 方法與加入傾斜波導管和區段式電極之本發明的光調變 器結合，在上述專利中說明的線性化方法取決於以連缠 最大化由串接在一起之光諝變器輪出的線性訊號之方式 ，串接縝合多組光調變器。 現在參考第8圖，其為串接級合光調變器810，820， 利用光諝變器810, 820之串接鑷合的設計方式增加輸出 訊號的線性，正如將從比較第8和第5圖所注意到的， 調變器81 0, 820類似於前述有關第5圖之光諝變器，換 言之，第一和第二光調變器810, 820偽使用傾斜波導管 和區段式電極配置，如圖所示，調變器810和820分別包 含具有許多第一，第二，第三和第四電感器（802,803， 804,805)和（814,815,816,817)，及終端阻抗 806, 819之 印刷電路板80 1, 812,應該注意到第一和第二調變器810 ,820之電感和終端阻抗可能具有不同的值，但是，為了 在整傾操作頻率帶内有良好線性化，兩®諝變器810， 820要儘可能相同，這點是很重要的。 -20 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4«l格（210X297公釐） I I— II ^裝— I —訂 I |旅 f < (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消#合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（θ) 調變器810和820之電極和波導管結構俗使用3鹤電棰 區（840, 842,844)(846, 84 7, 848)實行，因為調變器 810, 820類似於第5圖之諝變器500，所以將不會更詳細 説明調變器810,820,除了調變器810, 820和諏變器500 之間的相異點》 如第8圖所示，調變器810之輪入波導管包含一與調 變器500—樣之Υ分枝波導管耦合器412，但是，為了根 據本發明實行多組調變器810，820之串接絹合，Υ分枝 波導管區並不用在調變器8Ί0的輪出端，換言之，在第 8圖中，使用干涉耦合結構。 第一耦合器850包含一上波導管區838和一下波導管區 836，該上波導管區838傜耦合到第一調變器810之上縱 向波導管區414和第二調變器820之上縱向波導管區414 ，因此在第一和第二調變器810, 820的上縱向波導管區 414之間形成一連績的波導管結構，使用耦合器850之下 波導管區836,將第一和第二調變器810, 820之下縱向 波導管區416耦合在一起。 在操作期間，部分行進通過下水平波導管區836的光 理想上會有一半的光能锅合進入上波導管區838，然後 下波導管區836剩下的光會行進進入第二調變器82D的下 縱向波導管區416,光通過上和下縱向波導管區414, 416 ，然後進入與第一锅合器850操作方式相同之第二耦合器 8 6 0，從第二耦合器860之上波導管區839輪出的光為串 接的調變器810, 820輪出之線性化的光。 -21' 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------^I I (請先閲讀背面之注意事¾...¾寫本頁) 訂
五、發明説明（w) 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 在操作期間，調整加到各级之調變電β的振幅和加到 各级之DC偏壓的準位，用以增加調變光输出訊號的線性。 使用分別連接到RF訊號RF1和RF2之兩艏光調變器810 ，820的串接耦合，可以得到線性化的光輪出訊號，為 了要適當的操作，RF1/RF2之比率應該作最佳調整，而 且在調變器810，8 2 0輸出端之第一和第二波導管耦合器 85〇, 860應該要在某範圍内，適當的RF1/RF2比率和適 當的調變器810, 820输出範圍，都和在美國專利第 5，1 4 8，5 0 3號中所討論的那些相同或類似。 現在參考第9圖，其為本發明之另一實施例，其中為 了要提供線性光輸出訊號，許多的光調變器910, 920以 串接配置方式耦合在一起，光調變器910, 920之設計類 似於在第6圖中說明之諝變器600,該調變器910, 920 各自包含2個調變電極區940, 944和一偏壓電極區947, 不像示於第6圖之實施例，在第9圖之實施例中，偏壓 電榷區947包含傾斜波導管和傾斜電棰。 該光調變器910, 920以和示於第8圖之光調變器810 ，8 2 0相同的串接配置方式耦合在一起β 在第9圖之實施例中，一 RF訊號供應到耦合至RP功率 分離器915之RF輸入端912，接著，RF功率分離器915耦 合到第一調變器910的RF輸入端和具有如O.ldB解析度或 更好之可調整衰減器的输入端，在使用期間，調整可調 整衰減器，用以得到最佳的線性化，可調整衰減器916之 輪出像耦合到第二調變器92 0的RP输入端，關於DC偏壓 -2 2 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） (請先閱讀背面之注意事項41填寫本頁) •裝· 訂 線 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 321727 A7 _B7_ 五、發明説明（Μ ) 訊號，使用偏壓調整電路928,將偏壓訊號供應到第一 和第二調變器9 1 0，9 2 0之偏壓傳輸線6 5 1。 使用示於第9圖之串接耦合配置，線性化可能在高於 1 GHz之頻率達成。 如前所逑，為了作外部匹配，寧可使用高阻抗徹波傳 輪線管，也不願使用分離式電感器，可以提供比使用分 離式電感器有更好的可靠度和再現性，有效電感可藉由 用於連接傳輸線管之黏接線的長度和位置調整。 現在參考第10圖，其為本發明之另一實施例，其中為 了要提供線性光輸出訊號，許多的光調變器1G1D, 1020 以串接配置方式耦合在一起，光調變器1010， 1D2Q除了 使用螺旋形傳輸線以減少實行調變電路板需要之空間數 外，其他類似於調變器9 10和920，因此，將不會更詳細 的討論調變器1010， 1020的細部，除了注意提供和其他 圖的構件相同參考數之第9圖和第1 0画的構件打算以相 同或相似構件標示之外。 當本發明上述之實施例時常使用具有3個區段之區段 式電極的範例説明時，應該注意到本發明的_練可應用 到具有任何區段數之調變器，此外，任何數目之調變器 可根據上逑提供由串接調變器輸出線性光的方法耦合在 一起。 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） ----------^— (請先閲讀背面之注意事填寫本頁)
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