Преглед на четири вообичаени модулатори

Преглед на четири вообичаени модулатори

Овој труд воведува четири методи на модулација (менување на амплитудата на ласерот во временски домен од наносекунди или субнаносекунди) кои најчесто се користат во системите со фибер ласер. Тие вклучуваат AOM (акусто-оптичка модулација), EOM (електро-оптичка модулација), SOM/СОА(полупроводничка засилување на светлината, позната и како полупроводничка модулација), идиректна ласерска модулацијаМеѓу нив, АОМ,МНИ,SOM припаѓаат на надворешна модулација или индиректна модулација.

1. Акусто-оптички модулатор (AOM)

Акусто-оптичката модулација е физички процес кој користи акусто-оптички ефект за вчитување информации на оптички носач. При модулирање, електричниот сигнал (амплитудна модулација) прво се применува на електроакустичниот трансдуцер, кој го претвора електричниот сигнал во ултразвучно поле. Кога светлинскиот бран поминува низ акусто-оптичката средина, оптичкиот носач се модулира и станува бран со модулација на интензитет што носи информации поради акусто-оптичкото дејство.

2. Електрооптички модулатор(МНИ)

Електрооптички модулатор е модулатор кој ги користи електрооптичките ефекти на одредени електрооптички кристали, како што се кристалите на литиум ниобат (LiNb03), кристалите на GaAs (GaAs) и кристалите на литиум танталат (LiTa03). Електрооптичкиот ефект е тоа што кога напонот се применува на електрооптичкиот кристал, индексот на прекршување на електрооптичкиот кристал ќе се промени, што резултира со промени во карактеристиките на светлосниот бран на кристалот, а се реализира и модулација на фазата, амплитудата, интензитетот и состојбата на поларизација на оптичкиот сигнал.

Слика: Типична конфигурација на колото на драјверот на EOM

3. Полупроводнички оптички модулатор/полупроводнички оптички засилувач (SOM/SOA)

Полупроводничкиот оптички засилувач (SOA) обично се користи за засилување на оптички сигнал, кој има предности на чип, ниска потрошувачка на енергија, поддршка за сите опсези итн., и е идна алтернатива на традиционалните оптички засилувачи како што е EDFA (Засилувач на влакна допиран со ербиум). Полупроводничкиот оптички модулатор (SOM) е ист уред како полупроводничкиот оптички засилувач, но начинот на кој се користи е малку различен од начинот на кој се користи со традиционалниот SOA засилувач, а индикаторите на кои се фокусира кога се користи како светлосен модулатор се малку различни од оние што се користат како засилувач. Кога се користи за оптичко засилување на сигналот, обично се обезбедува стабилна струја на погон до SOA за да се осигури дека SOA работи во линеарната област; Кога се користи за модулирање на оптички импулси, тој внесува континуирани оптички сигнали до SOA, користи електрични импулси за контрола на струјата на погонот на SOA, а потоа ја контролира излезната состојба на SOA како засилување/слабеење. Користејќи ги карактеристиките на засилување и слабеење на SOA, овој режим на модулација постепено се применува во некои нови апликации, како што се оптички влакна за мерење, LiDAR, OCT медицинско снимање и други области. Особено за некои сценарија кои бараат релативно голем волумен, потрошувачка на енергија и однос на истребување.

4. Ласерската директна модулација може да го модулира и оптичкиот сигнал со директно контролирање на струјата на пристрасност на ласерот, како што е прикажано на сликата подолу, ширина на импулсот од 3 наносекунди се добива преку директна модулација. Може да се види дека има скок на почетокот на импулсот, кој е предизвикан од релаксацијата на ласерскиот носач. Ако сакате да добиете импулс од околу 100 пикосекунди, можете да го користите овој скок. Но, обично не сакаме да го имаме овој скок.

Сумирајте

AOM е погоден за оптичка излезна моќност од неколку вати и има функција за поместување на фреквенцијата. EOM е брз, но комплексноста на погонот е висока, а односот на екстинкција е низок. SOM (SOA) е оптимално решение за брзина на GHz и висок однос на екстинкција, со мала потрошувачка на енергија, минијатуризација и други карактеристики. Директните ласерски диоди се најевтиното решение, но бидете свесни за промените во спектралните карактеристики. Секоја шема за модулација има свои предности и недостатоци, и важно е точно да се разберат барањата на апликацијата при избор на шема, да се запознаат со предностите и недостатоците на секоја шема и да се избере најсоодветната шема. На пример, кај дистрибуираното оптичко сензорирање, традиционалниот AOM е главен, но во некои нови дизајни на системи, употребата на SOA шеми брзо расте, во некои ветерни liDAR традиционални шеми користат двостепен AOM, новиот дизајн на шемата со цел да се намалат трошоците, да се намали големината и да се подобри односот на екстинкција, се усвојува SOA шемата. Во комуникацискиот систем, системот со мала брзина обично ја усвојува шемата за директна модулација, а системот со голема брзина обично ја користи електро-оптичката шема за модулација.