Keturių įprastų moduliatorių apžvalga

Keturių įprastų moduliatorių apžvalga

Šiame straipsnyje pristatomi keturi moduliacijos metodai (lazerio amplitudės keitimas nanosekundės arba subnanosekundės laiko srityje), kurie dažniausiai naudojami šviesolaidinių lazerių sistemose. Tai apima AOM (akustooptinę moduliaciją), EOM (elektrooptinę moduliaciją), SOM/SOA(puslaidininkinis šviesos stiprinimas, dar žinomas kaip puslaidininkinė moduliacija) irtiesioginė lazerinė moduliacijaTarp jų, AOM,Rinkimų stebėjimo tarnybaSOM priklauso išorinei moduliacijai arba netiesioginei moduliacijai.

1. Akustooptinis moduliatorius (AOM)

Akustooptinė moduliacija yra fizikinis procesas, kurio metu informacija į optinį nešiklį įkeliama naudojant akustinį-optinį efektą. Moduliuojant, elektrinis signalas (amplitudės moduliacija) pirmiausia tiekiamas į elektroakustinį keitiklį, kuris jį paverčia ultragarsiniu lauku. Kai šviesos banga praeina per akustinę-optinę terpę, optinis nešėjas yra moduliuojamas ir dėl akustinio-optinio poveikio tampa intensyvumo moduliuota banga, pernešančia informaciją.

2. Elektrooptinis moduliatorius(RSM)

Elektrooptinis moduliatorius – tai moduliatorius, kuris išnaudoja tam tikrų elektrooptinių kristalų, tokių kaip ličio niobato kristalai (LiNb03), GaAs kristalai (GaAs) ir ličio tantalato kristalai (LiTa03), elektrooptinius efektus. Elektrooptinis efektas yra tas, kad, kai elektrooptiniam kristalui taikoma įtampa, elektrooptinio kristalo lūžio rodiklis pasikeičia, todėl pasikeičia kristalo šviesos bangos charakteristikos ir moduliuojamas optinio signalo fazė, amplitudė, intensyvumas ir poliarizacijos būsena.

Paveikslėlis: Tipinė EOM tvarkyklės grandinės konfigūracija

3. Puslaidininkinis optinis moduliatorius / puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOM / SOA)

Puslaidininkinis optinis stiprintuvas (SOA) dažniausiai naudojamas optiniam signalui stiprinti, kuris turi lustą, mažą energijos suvartojimą, visų juostų palaikymą ir kt., ir yra būsima alternatyva tradiciniams optiniams stiprintuvams, tokiems kaip EDFA (Erbio legiruoto pluošto stiprintuvasPuslaidininkinis optinis moduliatorius (SOM) yra tas pats įrenginys kaip ir puslaidininkinis optinis stiprintuvas, tačiau jo naudojimo būdas šiek tiek skiriasi nuo tradicinio SOA stiprintuvo naudojimo būdo, o indikatoriai, į kuriuos jis sutelkia dėmesį, kai naudojamas kaip šviesos moduliatorius, šiek tiek skiriasi nuo tų, kurie naudojami kaip stiprintuvas. Kai naudojamas optiniam signalo stiprinimui, SOA paprastai tiekiama stabili pavaros srovė, siekiant užtikrinti, kad SOA veiktų tiesinėje srityje; kai jis naudojamas optiniams impulsams moduliuoti, jis į SOA įveda nuolatinius optinius signalus, naudoja elektrinius impulsus SOA pavaros srovei valdyti, o tada valdo SOA išėjimo būseną kaip stiprinimą / silpninimą. Naudojant SOA stiprinimo ir silpninimo charakteristikas, šis moduliacijos režimas palaipsniui buvo pritaikytas kai kuriose naujose srityse, tokiose kaip optinių skaidulų jutimas, LiDAR, OCT medicininis vaizdavimas ir kitose srityse. Ypač kai kuriems scenarijams, kuriems reikalingas santykinai didelis garsumas, energijos suvartojimas ir gesinimo santykis.

4. Tiesioginė lazerinė moduliacija taip pat gali moduliuoti optinį signalą tiesiogiai valdydama lazerio poliarizacijos srovę. Kaip parodyta paveikslėlyje žemiau, tiesioginės moduliacijos būdu gaunamas 3 nanosekundžių impulso plotis. Matyti, kad impulso pradžioje yra smaigalys, kurį sukelia lazerio nešiklio relaksacija. Jei norite gauti maždaug 100 pikosekundžių trukmės impulsą, galite naudoti šį smaigalį. Tačiau paprastai šio smaigalio nenorime.

Apibendrinti

AOM tinka kelių vatų optinei galiai ir turi dažnio keitimo funkciją. EOM yra greitas, tačiau pavaros sudėtingumas yra didelis, o gesinimo santykis yra mažas. SOM (SOA) yra optimalus sprendimas GHz greičiui ir dideliam gesinimo santykiui, pasižymintis mažu energijos suvartojimu, miniatiūrizacija ir kitomis savybėmis. Tiesioginiai lazeriniai diodai yra pigiausias sprendimas, tačiau reikia žinoti apie spektrinių charakteristikų pokyčius. Kiekviena moduliacijos schema turi savo privalumų ir trūkumų, todėl renkantis schemą svarbu tiksliai suprasti taikymo reikalavimus, būti susipažinusiam su kiekvienos schemos privalumais ir trūkumais ir pasirinkti tinkamiausią schemą. Pavyzdžiui, paskirstytame šviesolaidiniame jutiklyje tradicinis AOM yra pagrindinis, tačiau kai kuriuose naujuose sistemų projektuose SOA schemų naudojimas sparčiai auga, kai kuriose vėjo liDAR tradicinėse schemose naudojamas dviejų pakopų AOM, naujame schemos projekte, siekiant sumažinti sąnaudas, sumažinti dydį ir pagerinti gesinimo santykį, naudojama SOA schema. Ryšių sistemose mažo greičio sistemos paprastai taiko tiesioginės moduliacijos schemą, o didelio greičio sistemos paprastai naudoja elektrooptinę moduliacijos schemą.