Pregled četiri uobičajena modulatora

Pregled četiri uobičajena modulatora

Ovaj rad predstavlja četiri metode modulacije (promjena amplitude lasera u nanosekundnom ili subnanosekundnom vremenskom domenu) koje se najčešće koriste u sistemima optičkih lasera. To uključuje AOM (akustooptičku modulaciju), EOM (elektrooptičku modulaciju), SOM/SOA(pojačavanje svjetlosti poluprovodnikom, poznato i kao modulacija poluprovodnika), idirektna laserska modulacijaMeđu njima, AOM,Izborna komisija za posmatranje izbora (MPI),SOM pripadaju vanjskoj modulaciji ili indirektnoj modulaciji.

1. Akustooptički modulator (AOM)

Akustooptička modulacija je fizički proces koji koristi akustooptički efekat za učitavanje informacija na optički nosač. Prilikom modulacije, električni signal (amplitudna modulacija) se prvo primjenjuje na elektroakustični pretvarač, koji pretvara električni signal u ultrazvučno polje. Kada svjetlosni talas prođe kroz akustooptički medij, optički nosač se modulira i postaje talas modulisanog intenziteta koji nosi informacije zbog akustooptičkog djelovanja.

2. Elektrooptički modulator(Ministarstvo za posmatranje izbora)

Elektrooptički modulator je modulator koji koristi elektrooptičke efekte određenih elektrooptičkih kristala, kao što su kristali litijum niobata (LiNbO3), kristali GaAs (GaAs) i kristali litijum tantalata (LiTaO3). Elektrooptički efekat je da kada se napon primijeni na elektrooptički kristal, indeks prelamanja elektrooptičkog kristala će se promijeniti, što rezultira promjenama u karakteristikama svjetlosnog talasa kristala i ostvaruje se modulacija faze, amplitude, intenziteta i stanja polarizacije optičkog signala.

Slika: Tipična konfiguracija EOM drajverskog kola

3. Poluprovodnički optički modulator/poluprovodnički optički pojačavač (SOM/SOA)

Poluprovodnički optički pojačavač (SOA) se obično koristi za pojačavanje optičkog signala, koji ima prednosti čipa, niske potrošnje energije, podrške za sve opsege itd., te predstavlja buduću alternativu tradicionalnim optičkim pojačavačima kao što je EDFA (Pojačalo od vlakana dopiranog erbijem). Poluprovodnički optički modulator (SOM) je isti uređaj kao i poluprovodničko optičko pojačalo, ali način na koji se koristi se malo razlikuje od načina na koji se koristi s tradicionalnim SOA pojačalom, a indikatori na koje se fokusira kada se koristi kao svjetlosni modulator malo se razlikuju od onih koji se koriste kao pojačalo. Kada se koristi za pojačanje optičkog signala, SOA-u se obično dovodi stabilna pogonska struja kako bi se osiguralo da SOA radi u linearnom području; Kada se koristi za modulaciju optičkih impulsa, unosi kontinuirane optičke signale u SOA, koristi električne impulse za kontrolu pogonske struje SOA, a zatim kontrolira izlazno stanje SOA-a kao pojačanje/slabljenje. Koristeći karakteristike pojačanja i slabljenja SOA-a, ovaj način modulacije se postepeno primjenjuje na neke nove primjene, kao što su senzori optičkih vlakana, LiDAR, OCT medicinsko snimanje i druga područja. Posebno za neke scenarije koji zahtijevaju relativno visoku jačinu zvuka, potrošnju energije i omjer ekstinkcije.

4. Direktna modulacija lasera također može modulirati optički signal direktnim kontroliranjem struje laserskog prednapona, kao što je prikazano na slici ispod, širina impulsa od 3 nanosekunde se dobija direktnom modulacijom. Može se vidjeti da postoji šiljak na početku impulsa, koji je uzrokovan relaksacijom laserskog nosioca. Ako želite dobiti impuls od oko 100 pikosekundi, možete koristiti ovaj šiljak. Ali obično ne želimo imati ovaj šiljak.

Sumiraj

AOM je pogodan za optički izlaz snage od nekoliko vati i ima funkciju pomjeranja frekvencije. EOM je brz, ali je složenost pogona visoka, a omjer ekstinkcije nizak. SOM (SOA) je optimalno rješenje za brzinu od GHz i visok omjer ekstinkcije, s niskom potrošnjom energije, miniaturizacijom i drugim karakteristikama. Direktne laserske diode su najjeftinije rješenje, ali treba biti svjestan promjena u spektralnim karakteristikama. Svaka modulacijska shema ima svoje prednosti i nedostatke, te je važno precizno razumjeti zahtjeve primjene pri odabiru sheme, biti upoznat s prednostima i nedostacima svake sheme i odabrati najprikladniju shemu. Na primjer, u distribuiranim optičkim senzorima, tradicionalni AOM je glavni, ali u nekim novim dizajnima sistema, upotreba SOA shema brzo raste, u nekim vjetrolidarskim liDAR-ima tradicionalne sheme koriste dvostepeni AOM, a novi dizajn sheme kako bi se smanjili troškovi, smanjila veličina i poboljšao omjer ekstinkcije, usvaja se SOA shema. U komunikacijskom sistemu, sistemi niske brzine obično usvajaju shemu direktne modulacije, a sistemi velike brzine obično koriste elektrooptičku modulacijsku shemu.