Pregled štirih skupnih modulatorjev

Pregled štirih skupnih modulatorjev

Ta članek uvaja štiri modulacijske metode (spreminjanje laserske amplitude v nanosekundni ali subnanosekundne časovne domene), ki se najpogosteje uporabljajo v laserskih sistemih vlaken. Sem spadajo AOM (Acouto-Optic Modulacija), EOM (elektro-optična modulacija), SOM/SOA(Pomnožitev polprevodniške svetlobe, znana tudi kot polprevodniška modulacija) inNeposredna laserska modulacija. Med njimi, aom,EOM, SOM pripada zunanji modulaciji ali posredni modulaciji.

1. Acousto-Optic modulator (AOM)

Acousto-Optic Modulacija je fizični proces, ki uporablja acouto-optični učinek za nalaganje informacij na optični nosilec. Pri modulaciji se električni signal (amplitudna modulacija) najprej nanese na elektroakustični pretvornik, ki električni signal pretvori v ultrazvočno polje. Ko svetlobni val preide skozi akosto-optični medij, je optični nosilec moduliran in postane intenzivno modulirano valovanje informacij zaradi optičnega delovanja

2. Elektro-optični modulator(EOM)

Elektro-optični modulator je modulator, ki uporablja elektro-optične učinke nekaterih elektro-optičnih kristalov, kot so litijevi niobatni kristali (LINB03), GAAS kristali (GAAS) in litijevi tantalatni kristali (Lita03). Elektro-optični učinek je, da se bo, ko se napetost uporabi na elektro-optičnem kristalu, spremenil indeks loma elektro-optičnega kristala, kar ima za posledico spremembe v značilnostih svetlobnega vala kristala in modulacijo faze, amplitude, intenzivnosti in polarizacije optičnega signala.

Slika: Tipična konfiguracija vezja gonilnika EOM

3. Polprevodniški optični modulator/polprevodniški optični ojačevalnik (SOM/SOA)

Polprevodniški optični ojačevalnik (SOA) se običajno uporablja za optično amplifikacijo signala, ki ima prednosti čipa, nizko porabo energije, podporo za vse pasove itd. In je prihodnja alternativa tradicionalnim optičnim ojačevalnikom, kot je EDFA (Erbijev dopiran ojačevalnik vlaken). Polprevodniški optični modulator (SOM) je enaka naprava kot polprevodniški optični ojačevalnik, vendar je način uporabe nekoliko drugačen od načina, kako se uporablja s tradicionalnim ojačevalnikom SOA, in indikatorji, na katere se osredotočajo, ko se uporablja kot lahki modulator, so nekoliko drugačni od tistih, ki se uporabljajo kot ojačevalnik. Kadar se uporablja za optično ojačanje signala, je SOA običajno zagotovljen stabilen pogonski tok, da se zagotovi, da SOA deluje v linearnem območju; Kadar se uporablja za modulacijo optičnih impulzov, vnese neprekinjene optične signale na SOA, uporablja električne impulze za nadzor pogonskega toka SOA in nato nadzoruje izhodno stanje SOA kot amplifikacijo/slabljenje. S pomočjo značilnosti ojačanja in slabljenja SOA se ta način modulacije postopoma uporablja za nekatere nove aplikacije, kot so zaznavanje optičnih vlaken, Lidar, medicinsko slikanje OCT in druga polja. Zlasti za nekatere scenarije, ki zahtevajo razmeroma veliko količino, porabo energije in razmerje izumrtja.

4. laserska neposredna modulacija lahko tudi modulira optični signal z neposrednim nadzorom laserskega pristranskega toka, kot je prikazano na spodnji sliki, z neposredno modulacijo dobimo 3 nanosekundno širino impulza. Vidimo, da je na začetku impulza konica, ki jo prinaša sprostitev laserskega nosilca. Če želite dobiti utrip približno 100 picosekund, lahko uporabite ta konica. Toda ponavadi ne želimo imeti tega trna.

Seštevek

AOM je primeren za optično izhodno moč v nekaj vatov in ima funkcijo frekvenčnega premika. EOM je hiter, vendar je pogonska kompleksnost visoka, razmerje izumrtja pa nizko. SOM (SOA) je optimalna rešitev za hitrost GHz in visoko razmerje med izumrtjem z nizko porabo energije, miniaturizacijo in drugimi značilnostmi. Neposredne laserske diode so najcenejša rešitev, vendar bodite pozorni na spremembe spektralnih lastnosti. Vsaka modulacijska shema ima svoje prednosti in slabosti, zato je pomembno natančno razumeti zahteve za uporabo pri izbiri sheme in biti seznanjen s prednosti in slabosti vsake sheme ter izbrati najprimernejšo shemo. Na primer, pri porazdeljenem zaznavanju vlaken je tradicionalni AOM glavni, toda pri nekaterih novih sistemih uporaba shem SOA hitro raste, v nekaterih vetrovnih lidarskih tradicionalnih shemah uporabljajo dvostopenjsko AOM, novo zasnovo sheme, da zmanjšajo stroške, zmanjšajo velikost in izboljšajo razmerje izumrtja, shema SOA je sprejeta. V komunikacijskem sistemu sistem z nizko hitrostjo običajno sprejme shemo neposredne modulacije, sistem z visoko hitrostjo pa običajno uporablja elektro-optično modulacijsko shemo.