Négy gyakori modulátor áttekintése

Négy gyakori modulátor áttekintése

Ez a tanulmány négy modulációs módszert mutat be (a lézer amplitúdójának nanoszekundumos vagy szubnanoszekundumos időtartományban történő változtatása), amelyeket a száloptikai lézerrendszerekben leggyakrabban használnak. Ezek közé tartozik az AOM (akusztooptikai moduláció), az EOM (elektrooptikai moduláció), a SOM/SOA(félvezető fényerősítés, más néven félvezető moduláció), ésközvetlen lézermodulációKöztük az AOM,Választási megfigyelőközpontA SOM külső modulációhoz, vagy közvetett modulációhoz tartozik.

1. Akusztooptikai modulátor (AOM)

Az akusztooptikai moduláció egy fizikai folyamat, amely akusztooptikai hatást használ fel az információk optikai vivőre való feltöltésére. Modulációkor az elektromos jelet (amplitúdómodulációt) először az elektroakusztikus átalakítóra vezetik, amely ultrahangos térré alakítja az elektromos jelet. Amikor a fényhullám áthalad az akusztooptikai közegen, az optikai vivő modulálódik, és az akusztooptikai hatásnak köszönhetően intenzitásmodulált hullámmá válik, amely információt hordoz.

2. Elektrooptikai modulátor(EOM)

Az elektrooptikai modulátor olyan modulátor, amely bizonyos elektrooptikai kristályok, például lítium-niobát kristályok (LiNb03), GaAs kristályok (GaAs) és lítium-tantalát kristályok (LiTa03) elektrooptikai hatásait használja ki. Az elektrooptikai hatás abban rejlik, hogy amikor feszültséget alkalmazunk az elektrooptikai kristályra, az elektrooptikai kristály törésmutatója megváltozik, ami a kristály fényhullám-jellemzőinek megváltozását eredményezi, és megvalósul az optikai jel fázisának, amplitúdójának, intenzitásának és polarizációs állapotának modulációja.

Ábra: Az EOM meghajtó áramkör tipikus konfigurációja

3. Félvezető optikai modulátor/félvezető optikai erősítő (SOM/SOA)

A félvezető optikai erősítőt (SOA) általában optikai jelerősítésre használják, amelynek előnyei közé tartozik a chip, az alacsony energiafogyasztás, az összes sáv támogatása stb., és amely a hagyományos optikai erősítők, például az EDFA jövőbeli alternatívája.Erbiummal adalékolt szálerősítő). A félvezető optikai modulátor (SOM) ugyanaz az eszköz, mint egy félvezető optikai erősítő, de a felhasználási módja kissé eltér a hagyományos SOA erősítőétől, és a fénymodulátorként használt indikátorok, amelyekre összpontosít, kissé eltérnek az erősítőként használtaktól. Optikai jelerősítéshez általában stabil meghajtóáramot biztosítanak a SOA-nak, hogy biztosítsák a SOA lineáris tartományban való működését; Optikai impulzusok modulálásához folyamatos optikai jeleket ad a SOA-nak, elektromos impulzusokat használ a SOA meghajtóáramának szabályozására, majd a SOA kimeneti állapotát erősítésként/csillapításként szabályozza. A SOA erősítési és csillapítási jellemzőit felhasználva ezt a modulációs módot fokozatosan alkalmazták néhány új alkalmazásban, például optikai szálérzékelésben, LiDAR-ban, OCT orvosi képalkotásban és más területeken. Különösen olyan esetekben, amelyek viszonylag nagy hangerőt, energiafogyasztást és kioltási arányt igényelnek.

4. A lézeres közvetlen moduláció a lézer előfeszítő áramának közvetlen szabályozásával is modulálhatja az optikai jelet. Az alábbi ábrán látható módon a közvetlen modulációval 3 nanoszekundumos impulzusszélességet kapunk. Látható, hogy az impulzus elején van egy tüske, amelyet a lézervivő relaxációja okoz. Ha körülbelül 100 pikoszekundumos impulzust szeretnénk elérni, akkor ezt a tüskét használhatjuk. De általában nem szeretnénk ilyen tüskét.

Összefoglalni

Az AOM néhány wattos optikai teljesítmény leadására alkalmas, és frekvenciaeltolási funkcióval rendelkezik. Az EOM gyors, de a meghajtó bonyolultsága magas, a kioltási arány pedig alacsony. A SOM (SOA) az optimális megoldás GHz-es sebesség és magas kioltási arány esetén, alacsony energiafogyasztással, miniatürizálással és egyéb jellemzőkkel. A közvetlen lézerdiódák a legolcsóbb megoldást jelentik, de figyelembe kell venni a spektrális jellemzők változásait. Minden modulációs sémának megvannak a maga előnyei és hátrányai, és fontos, hogy pontosan megértsük az alkalmazási követelményeket a séma kiválasztásakor, ismerjük az egyes sémák előnyeit és hátrányait, és kiválasszuk a legmegfelelőbb sémát. Például az elosztott szálas érzékelésben a hagyományos AOM a fő, de néhány új rendszertervben a SOA sémák használata gyorsan növekszik, egyes szélenergia-liDAR-okban a hagyományos sémák kétlépcsős AOM-ot használnak, az új sématervben a költségek csökkentése, a méret csökkentése és a kioltási arány javítása érdekében a SOA sémát alkalmazzák. A kommunikációs rendszerben az alacsony sebességű rendszer általában a közvetlen modulációs sémát, a nagy sebességű rendszer pedig az elektrooptikai modulációs sémát alkalmazza.