Преглед на четири заеднички модулатори

Преглед на четири заеднички модулатори

Овој труд воведува четири методи на модулација (промена на ласерската амплитуда во временскиот домен на наносекунда или субнаносекунда) кои најчесто се користат во фибер ласерските системи. Тие вклучуваат AOM (акусто-оптичка модулација), EOM (електро-оптичка модулација), SOM/SOA(полупроводничка светлина засилување исто така позната како полупроводничка модулација), идиректна ласерска модулација. Меѓу нив, АОМ,МНИ,СОМ припаѓа 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 оптичкиот носач. При модулирање, електричниот сигнал (модулација на амплитудата) прво се применува на електро-акустичниот трансдуцер, кој го претвора електричниот сигнал во ултразвучно поле. Кога светлосниот бран поминува низ акусто-оптичката средина, оптичкиот носач се модулира и станува бран со модулиран интензитет кој носи информации поради акусто-оптичкото дејство

2. Електро-оптички модулатор(МНИ)

Електро-оптички модулатор е модулатор кој ги користи електрооптичките ефекти на одредени електро-оптички кристали, како што се кристалите на литиум ниобат (LiNb03), кристалите на GaAs (GaAs) и кристалите на литиум танталат (LiTa03). Електрооптичкиот ефект е дека 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 и модулацијата на фазата, се реализира амплитудата, интензитетот и поларизациската состојба на оптичкиот сигнал.

Слика: Типична конфигурација на колото за двигател на EOM

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

Полупроводнички оптички засилувач (SOA) обично се користи за засилување на оптичкиот сигнал, кој ги има предностите на чип, мала потрошувачка на енергија, поддршка за сите опсези итн., и е идна алтернатива на традиционалните оптички засилувачи како што е EDFA (Засилувач со влакна со допирање на ербиум). Полупроводнички оптички модулатор (SOM) е ист уред како полупроводнички оптички засилувач, но начинот на кој се користи е малку различен од начинот на кој се користи со традиционалниот SOA засилувач и индикаторите на кои се фокусира кога се користи како светлосни модулатори се малку различни од оние што се користат како засилувач. Кога се користи за засилување на оптички сигнал, вообичаено се обезбедува стабилна погонска струја до SOA за да се осигура дека SOA работи во линеарниот регион; Кога се користи за модулирање на оптички импулси, тој внесува континуирани оптички сигнали до SOA, користи електрични импулси за да ја контролира струјата на погонот SOA, а потоа ја контролира излезната состојба на SOA како засилување/слабеење. Користејќи ги карактеристиките за засилување и слабеење SOA, овој режим на модулација постепено се применува на некои нови апликации, како што се сензори за оптички влакна, LiDAR, медицински слики на OCT и други полиња. Особено за некои сценарија кои бараат релативно висока јачина на звук, потрошувачка на енергија и сооднос на изумирање.

4. Ласерската директна модулација исто така може да го модулира 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 на почетокот на пулсот има шпиц, што го предизвикува опуштањето на ласерскиот носач. Ако сакате да добиете пулс од околу 100 пикосекунди, можете да го користите овој скок. Но, обично не сакаме да го имаме овој скок.

Сумирај

AOM е погоден за излезна оптичка моќност од неколку вати и има функција за поместување на фреквенцијата. EOM е брз, но сложеноста на погонот е висока, а односот на изумирање е низок. SOM (SOA) е оптимално решение за брзината на GHz и висок сооднос на гаснење, со мала потрошувачка на енергија, минијатуризација и други карактеристики. Директните ласерски диоди се најевтиното решение, но внимавајте на промените во спектралните карактеристики. Секоја шема за модулација има свои предности и недостатоци, и важно е точно да се разберат барањата за апликација при изборот на шема и да се запознаете со предностите и недостатоците на секоја шема и да ја изберете најсоодветната шема. На пример, во дистрибуираните сензори на влакна, традиционалниот AOM е главниот, но во некои нови дизајни на системи, употребата на SOA шемите рапидно расте, во некои традиционални шеми на ветер liDAR користат двостепен AOM, новиот дизајн на шемата со цел да се намалување на трошоците, намалување на големината и подобрување на односот на изумирање, усвоена е шемата SOA. Во системот за комуникација, системот со мала брзина обично ја прифаќа шемата за директна модулација, а системот со голема брзина обично ја користи шемата за електро-оптичка модулација.