Pregled štirih običajnih modulatorjev

Pregled štirih običajnih modulatorjev

Ta članek predstavlja štiri metode modulacije (spreminjanje amplitude laserja v nanosekundni ali subnanosekundni časovni domeni), ki se najpogosteje uporabljajo v sistemih z optičnim laserjem. Ti vključujejo AOM (akustično-optična modulacija), EOM (elektro-optična modulacija), SOM/SOA(polprevodniško ojačanje svetlobe, znano tudi kot polprevodniška modulacija) indirektna laserska modulacija. Med njimi AOM,EOM,SOM spadajo med zunanjo modulacijo ali posredno modulacijo.

1. Akustično-optični modulator (AOM)

Akustično-optična modulacija je fizični proces, ki uporablja akustično-optični učinek za nalaganje informacij na optični nosilec. Pri modulaciji se električni signal (amplitudna modulacija) najprej prenese na elektroakustični pretvornik, ki pretvori električni signal v ultrazvočno polje. Ko gre svetlobni val skozi akustično-optični medij, se optični nosilec modulira in zaradi akustično-optičnega delovanja postane val z modulacijo jakosti, ki prenaša informacije

2. Elektro-optični modulator(EOM)

Elektrooptični modulator je modulator, ki uporablja elektrooptične učinke nekaterih elektrooptičnih kristalov, kot so kristali litijevega niobata (LiNb03), kristali GaAs (GaAs) in kristali litijevega tantalata (LiTa03). Elektro-optični učinek je, da ko se napetost dovede do elektro-optičnega kristala, se lomni količnik elektro-optičnega kristala spremeni, kar povzroči spremembe v značilnostih svetlobnega valovanja kristala in modulacijo faze, amplituda, intenziteta in polarizacijsko stanje optičnega signala.

Slika: Tipična konfiguracija gonilnega vezja EOM

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

Polprevodniški optični ojačevalnik (SOA) se običajno uporablja za ojačanje optičnega signala, ki ima prednosti čipa, nizko porabo energije, podporo za vse pasove itd., in je prihodnja alternativa tradicionalnim optičnim ojačevalnikom, kot je EDFA (Ojačevalnik vlaken, dopiran z erbijem). Polprevodniški optični modulator (SOM) je enaka naprava kot polprevodniški optični ojačevalnik, vendar se način njegove uporabe nekoliko razlikuje od načina uporabe s tradicionalnim ojačevalnikom SOA in indikatorjev, na katere se osredotoča, ko se uporablja kot modulator svetlobe se nekoliko razlikujejo od tistih, ki se uporabljajo kot ojačevalnik. Ko se uporablja za ojačanje optičnega signala, je SOA običajno zagotovljen stabilen pogonski tok, ki zagotavlja, da SOA deluje v linearnem območju; Ko se uporablja za modulacijo optičnih impulzov, vnaša neprekinjene optične signale v SOA, uporablja električne impulze za nadzor pogonskega toka SOA in nato nadzoruje izhodno stanje SOA kot ojačitev/slabitev. Z uporabo karakteristik ojačanja in dušenja SOA se ta način modulacije postopoma uporablja za nekatere nove aplikacije, kot so zaznavanje optičnih vlaken, LiDAR, medicinsko slikanje OCT in druga področja. Še posebej za nekatere scenarije, ki zahtevajo relativno visoko glasnost, porabo energije in razmerje ugasnitve.

4. Laserska direktna modulacija lahko tudi modulira optični signal z neposrednim nadzorom prednapetostnega toka laserja, kot je prikazano na spodnji sliki, 3 nanosekundna širina impulza se pridobi z direktno modulacijo. Vidi se, da je na začetku impulza konica, ki nastane zaradi sprostitve laserskega nosilca. Če želite doseči impulz približno 100 pikosekund, lahko uporabite to konico. Ampak običajno ne želimo imeti te konice.

Povzemite

AOM je primeren za optično izhodno moč v nekaj vatih in ima funkcijo frekvenčnega premika. EOM je hiter, vendar je zapletenost pogona visoka in razmerje izumrtja nizko. SOM (SOA) je optimalna rešitev za hitrost GHz in visoko razmerje ugasnitve z nizko porabo energije, miniaturizacijo in drugimi funkcijami. Direktne laserske diode so najcenejša rešitev, vendar bodite pozorni na spremembe spektralnih karakteristik. Vsaka modulacijska shema ima svoje prednosti in slabosti, zato je pomembno, da pri izbiri sheme natančno razumete zahteve aplikacije in se seznanite s prednostmi in slabostmi vsake sheme ter izberete najprimernejšo shemo. Na primer, pri porazdeljenem zaznavanju vlaken je tradicionalni AOM glavni, vendar v nekaterih novih zasnovah sistemov uporaba shem SOA hitro narašča, v nekaterih tradicionalnih shemah veter liDAR uporablja dvostopenjski AOM, nova zasnova sheme za zmanjšati stroške, zmanjšati velikost in izboljšati razmerje izumrtja, je sprejeta shema SOA. V komunikacijskem sistemu sistem nizke hitrosti običajno uporablja shemo neposredne modulacije, sistem visoke hitrosti pa običajno uporablja shemo elektrooptične modulacije.