IEC 62801:2020

Measurement method of a half-wavelength voltage for Mach-Zehnder optical modulator in wireless communication and broadcasting systems

IEC 62801:2020 specifies a measurement method of half-wavelength voltage applicable to Mach-Zehnder optical modulators in wireless communication and broadcasting systems. In addition, this method is also effective for the estimation of the intermodulation distortion of Mach-Zehnder optical modulators. The method applies for the following:
– frequency range: 10 MHz to 30 GHz;
– wavelength band: 0,8 µm to 2,0 µm;
– electro-optic material based Mach-Zehnder optical modulators and their modules.

Méthode de mesure de la tension à une demi-longueur d'onde relative aux modulateurs optiques Mach-Zehnder dans les systèmes de communication et transmission radiofréquence

IEC 62801:2020 spécifie une méthode de mesure de la tension d’une demi-longueur d’onde applicable aux modulateurs optiques de Mach-Zehnder dans les systèmes de communication et de transmission radiofréquence. De plus, cette méthode est également efficace pour estimer la distorsion d’intermodulation des modulateurs optiques de Mach-Zehnder. La méthode s'applique à ce qui suit:
– plage de fréquences: 10 MHz à 30 GHz;
– bande de longueur d’onde: 0,8 µm à 2,0 µm;
– modulateurs optiques de Mach-Zehnder fondés sur matériau électro-optique et leurs modules associés.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 23-Sep-2020
• ICS: 01 - GENERALITIES. TERMINOLOGY. STANDARDIZATION. DOCUMENTATION
• ICS: 33.060.20 - Receiving and transmitting equipment
• ICS: 33.180.99 - Other fibre optic equipment
• Technical Committee: TC 103 - Transmitting and receiving equipment for radiocommunication
• Drafting Committee: WG 6 - TC 103/WG 6
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 14-Sep-2020
• Completion Date: 24-Sep-2020

Standards Content (Sample)

IEC 62801 ®
Edition 1.0 2020-09
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
colour
inside
Measurement method of half-wavelength voltage for Mach-Zehnder optical
modulator in wireless communication and broadcasting systems

Méthode de mesure de la tension à une demi-longueur d’onde relative aux
modulateurs optiques Mach-Zehnder dans les systèmes de communication
et transmission radiofréquence

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Measurement method of half-wavelength voltage for Mach-Zehnder optical

modulator in wireless communication and broadcasting systems

Méthode de mesure de la tension à une demi-longueur d’onde relative aux

modulateurs optiques Mach-Zehnder dans les systèmes de communication

et transmission radiofréquence

INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL
COMMISSION
COMMISSION
ELECTROTECHNIQUE
INTERNATIONALE
ICS 33.060.20; 33.180.99 ISBN 978-2-8322-8761-3

– 2 – IEC 62801:2020 © IEC 2020
CONTENTS
FOREWORD . 4
INTRODUCTION . 6
1 Scope . 7
2 Normative references . 7
3 Terms, definitions, symbols and abbreviated terms . 7
3.1 Terms and definitions . 7
3.2 Symbols and abbreviated terms . 8
4 Electro-optic material based Mach-Zehnder optical modulator . 9
4.1 Mach-Zehnder optical modulator . 9
4.1.1 Component parts . 9
4.1.2 Structure . 9
4.2 Requirements for Mach-Zehnder optical modulator . 10
4.2.1 General . 10
4.2.2 Substrate material . 10
4.2.3 Optical waveguide design . 10
5 Sampling for quality control . 10
5.1 Sampling. 10
5.2 Sampling frequency . 10
6 Measurement method of half wavelength voltage . 10
6.1 Circuit diagram . 10
6.2 Measurement conditions . 11
6.2.1 Temperature and environment . 11
6.2.2 Warming up of measurement equipment . 11
6.3 Principle of measurement method . 12
6.3.1 General . 12
6.3.2 Measurement principle. 12
6.4 Measurement procedure . 14
6.4.1 General . 14
6.4.2 Circuit diagram (Type A) . 15
6.4.3 Circuit diagram (Type B) . 16
Annex A (normative) Conventional measurement method of optical modulation index . 18
A.1 Overview. 18
A.2 Circuit diagram . 18
A.3 Measurement procedure . 19
A.3.1 Spectrum analyser method . 19
A.3.2 Oscilloscope method . 19
Annex B (informative) Calculation method of intermodulation distortions using driving
voltage and half-wavelength voltage of Mach-Zehnder optical modulator . 20
B.1 Overview. 20
B.2 Explanation of calculation method . 20
B.3 Conventional measurement methods of intermodulation distortion . 26
B.3.1 General . 26
B.3.2 Circuit diagram . 26
B.3.3 Precautions to be observed . 27
B.3.4 Measurement procedures . 27
Annex C (informative) Characteristics of Mach-Zehnder optical modulator . 29

C.1 Electrical and optical characteristics of Mach-Zehnder optical modulator . 29
C.2 Mechanical and environmental characteristics . 29
Annex D (informative) Notes on measurement . 31
D.1 Factors of measurement uncertainty . 31
D.1.1 Measurement equipment . 31
D.1.2 Measurement range . 32
D.2 RF power source . 33
D.2.1 Limitation from resolution of applied RF power . 33
D.2.2 Limitation from the resolution of oscilloscope screen . 34
D.3 Examples of measurement results . 34
Bibliography . 37

Figure 1 – Transfer curve of a Mach-Zehnder optical modulator . 8
Figure 2 – Structure of Mach-Zehnder interferometer type optical modulator . 9
Figure 3 – Schematic block diagram of the measurement setup . 11
Figure 4 – Zero-order Bessel function . 13
Figure 5 – Waveform change on the oscilloscope screen . 13
Figure 6 – Driving voltage measurement setup . 15
Figure 7 – Driving voltage measurement setup using a power divider . 16
Figure 8 – Waveforms on the oscilloscope . 17
Figure A.1 – Measurement setup referred in IEC 62007-2 . 18
Figure A.2 – Time variation of photo current . 19
Figure B.1 – Mach-Zehnder interferometer type optical modulator . 20
Figure B.2 – Quadrature points of a transfer curve for a Mach-Zehnder optical modulator . 25
Figure B.3 – Dependency of IM2 on NOMI and bias voltage of a Mach-Zehnder optical

modulator . 25
Figure B.4 – Relation between IM3 and OMI of a Mach-Zehnder optical modulator . 26
Figure B.5 – Conventional intermodulation method . 27
...