Négy általános modulátor áttekintése

Négy általános modulátor áttekintése

Ez a cikk négy modulációs módszert mutat be (a lézer amplitúdójának megváltoztatása nanoszekundumos vagy szubnanoszekundumos időtartományban), amelyeket a leggyakrabban használnak a szálas lézeres rendszerekben. Ezek közé tartozik az AOM (acousto-optic modulation), EOM (elektro-optikai moduláció), SOM/SOA(félvezető fényerősítés más néven félvezető moduláció), illközvetlen lézer moduláció. Köztük az AOM,EOMA ,SOM a külső modulációhoz vagy a közvetett modulációhoz tartozik.

1. Akusztikus-optikai modulátor (AOM)

Az akuszto-optikai moduláció egy fizikai folyamat, amely akuszto-optikai effektust használ az információk optikai hordozóra való betöltéséhez. Modulációkor az elektromos jelet (amplitúdómoduláció) először az elektroakusztikus jelátalakítóra alkalmazzák, amely az elektromos jelet ultrahangos térré alakítja. Amikor a fényhullám áthalad az akuszto-optikai közegen, az optikai vivő modulálódik, és az akuszto-optikai hatásnak köszönhetően intenzitásmodulált hullámmá válik, amely információt hordoz.

2. Elektro-optikai 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 az, hogy amikor feszültséget kapcsolunk az elektrooptikai kristályra, az elektrooptikai kristály törésmutatója megváltozik, ami változást eredményez a kristály fényhullám-jellemzőiben és a fázis modulációjában, Az optikai jel amplitúdója, intenzitása és polarizációs állapota realizálódik.

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 a chip, az alacsony energiafogyasztás, az összes sáv támogatása stb.Erbiummal adalékolt szálas erősítő). A félvezető optikai modulátor (SOM) ugyanaz az eszköz, mint a félvezető optikai erősítő, de a használat módja némileg eltér a hagyományos SOA-erősítők használatától, és a jelzőfények, amelyekre fókuszál, amikor használják. fénymodulátorok kissé eltérnek az erősítőként használtaktól. Optikai jelerősítésre használva általában stabil hajtóáramot biztosítanak a SOA-nak, hogy biztosítsák, hogy a SOA a lineáris tartományban működjön; Amikor optikai impulzusok modulálására használják, folyamatos optikai jeleket visz be a SOA-ba, elektromos impulzusokat használ a SOA meghajtó áramának vezérlésére, majd erősíti/csillapításként vezérli a SOA kimeneti állapotát. A SOA erősítési és csillapítási jellemzőit használva ezt a modulációs módot fokozatosan alkalmazták néhány új alkalmazásban, mint például az optikai szál érzékelés, a LiDAR, az OCT orvosi képalkotás és más területeken. Különösen bizonyos forgatókönyvek esetében, amelyek viszonylag nagy hangerőt, energiafogyasztást és kioltási arányt igényelnek.

4. A lézeres közvetlen moduláció az optikai jelet is modulálhatja a lézer előfeszítő áramának közvetlen vezérlésével, ahogy az alábbi ábrán látható, 3 nanoszekundumos impulzusszélesség érhető el a közvetlen moduláció révén. Látható, hogy az impulzus elején tüske van, amit a lézerhordozó ellazulása idéz elő. Ha körülbelül 100 pikoszekundumos impulzust szeretne elérni, használhatja ezt a tüskét. De általában nem akarjuk, hogy legyen ez a tüske.

Összegezve

Az AOM néhány wattos optikai kimenetre alkalmas, és frekvenciaváltó funkcióval rendelkezik. Az EOM gyors, de a meghajtó összetettsége magas, és a kioltási arány alacsony. A SOM (SOA) az optimális megoldás a GHz-es sebességhez és a magas kioltási arányhoz, alacsony energiafogyasztással, miniatürizálással és egyéb funkciókkal. A direkt lézerdiódák a legolcsóbb megoldás, de ügyeljen a spektrális jellemzők változására. Minden modulációs sémának megvannak a maga előnyei és hátrányai, és fontos, hogy a séma kiválasztásakor pontosan megértsük az alkalmazás követelményeit, ismerjük az egyes sémák előnyeit és hátrányait, és válasszuk ki a legmegfelelőbb sémát. Például az elosztott szálas érzékelésben a hagyományos AOM a fő, de néhány új rendszertervezésben a SOA sémák használata rohamosan növekszik, egyes szélben a liDAR hagyományos sémák kétlépcsős AOM-t használnak, az új sématerv annak érdekében, hogy a költségek csökkentése, a méret csökkentése és a kihalási arány javítása, a SOA-sémát fogadják el. A kommunikációs rendszerben a kis sebességű rendszer általában a közvetlen modulációs sémát alkalmazza, a nagy sebességű rendszer pedig általában az elektro-optikai modulációs sémát.