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 laserskih vlakana. To uključuje AOM (akusto-optička modulacija), EOM (elektro-optička modulacija), SOM/SOA(pojačanje svjetlosti poluprovodnika također poznato kao poluvodička modulacija), idirektna laserska modulacija. Među njima, AOM,EOM,SOM pripadaju eksternoj modulaciji ili indirektnoj modulaciji.

1. Akusto-optički modulator (AOM)

Akusto-optička modulacija je fizički proces koji koristi akusto-optički 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 val prođe kroz akusto-optički medij, optički nosač se modulira i postaje val moduliran intenzitetom koji nosi informaciju zbog akusto-optičkog djelovanja.

2. Elektro-optički modulator(EOM)

Elektrooptički modulator je modulator koji koristi elektrooptičke efekte određenih elektrooptičkih kristala, kao što su kristali litijum niobata (LiNb03), GaAs kristali (GaAs) i kristali litij tantalata (LiTa03). Elektrooptički efekat je da kada se napon primeni na elektrooptički kristal, indeks prelamanja elektrooptičkog kristala će se promeniti, što će rezultirati promenama u karakteristikama svetlosnog talasa kristala i modulacijom faze, Ostvaruje se amplituda, intenzitet i polarizaciono stanje optičkog signala.

Slika: Tipična konfiguracija EOM upravljačkog kola

3. Poluprovodnički optički modulator/Poluvodičko optičko pojačalo (SOM/SOA)

Poluvodičko optičko pojačalo (SOA) se obično koristi za optičko pojačanje signala, koje ima prednosti čipa, niske potrošnje energije, podršku za sve opsege itd., i predstavlja buduću alternativu tradicionalnim optičkim pojačalima kao što je EDFA (Pojačalo sa vlaknima dopiranim erbijem). Poluprovodnički optički modulator (SOM) je isti uređaj kao i poluvodičko optičko pojačalo, ali način na koji se koristi malo se razlikuje od načina na koji se koristi s tradicionalnim SOA pojačalom, a indikatori na koje se fokusira kada se koristi kao svjetlosni modulatori se malo razlikuju od onih koji se koriste kao pojačalo. Kada se koristi za optičko pojačanje signala, stabilna pogonska struja se obično daje SOA-i kako bi se osiguralo da SOA radi u linearnom području; Kada se koristi za modulaciju optičkih impulsa, on unosi kontinuirane optičke signale u SOA, koristi električne impulse za kontrolu struje SOA pogona, a zatim kontrolira SOA izlazno stanje kao pojačanje/slabljenje. Koristeći karakteristike SOA pojačanja i prigušenja, ovaj način modulacije se postepeno primjenjuje na neke nove aplikacije, kao što su senzori optičkih vlakana, LiDAR, OCT medicinsko snimanje i druga polja. Posebno za neke scenarije koji zahtijevaju relativno veliku količinu, potrošnju energije i omjer izumiranja.

4. Laserska direktna modulacija također može modulirati optički signal direktnom kontrolom laserske struje, kao što je prikazano na donjoj slici, širina impulsa od 3 nanosekunde se postiže direktnom modulacijom. Vidi se da na početku pulsa postoji šiljak koji nastaje relaksacijom laserskog nosača. Ako želite da dobijete puls od oko 100 pikosekundi, možete koristiti ovaj šiljak. Ali obično ne želimo da imamo ovaj skok.

Sum up

AOM je pogodan za optičku izlaznu snagu od nekoliko vati i ima funkciju pomaka frekvencije. EOM je brz, ali je složenost pogona visoka, a omjer izumiranja je nizak. SOM (SOA) je optimalno rješenje za brzinu u GHz i visok omjer izumiranja, uz nisku potrošnju energije, minijaturizaciju i druge karakteristike. Direktne laserske diode su najjeftinije rješenje, ali imajte na umu promjene spektralnih karakteristika. Svaka modulaciona šema ima svoje prednosti i nedostatke, a važno je precizno razumjeti zahtjeve primjene prilikom odabira šeme, te biti upoznat sa prednostima i nedostacima svake šeme, te odabrati najprikladniju shemu. Na primjer, u distribuiranom senzoru vlakana, tradicionalni AOM je glavni, ali u nekim novim dizajnom sistema, upotreba SOA šema brzo raste, u nekim vjetro liDAR tradicionalnim shemama koristi se dvostepeni AOM, novi dizajn šeme kako bi se smanjiti troškove, smanjiti veličinu i poboljšati omjer izumiranja, usvojena je SOA shema. U komunikacijskom sistemu, sistem male brzine obično usvaja direktnu modulacionu šemu, a sistem velike brzine obično koristi elektro-optičku modulacionu šemu.