Keturių įprastų moduliatorių apžvalga

Keturių įprastų moduliatorių apžvalga

Straipsnyje pateikiami keturi moduliacijos metodai (keičiant lazerio amplitudę nanosekundės arba subnanosekundės laiko srityje), kurie dažniausiai naudojami pluošto lazerinių sistemose. Tai apima AOM (akusto-optinis moduliacija), EOM (elektro-optinis moduliavimas), SOM/SOA(puslaidininkių šviesos amplifikacija, dar vadinama puslaidininkių moduliacija) irTiesioginė lazerio moduliacija. Tarp jų, aom,EOM, SOM priklauso išorinei moduliacijai arba netiesioginei moduliacijai.

1. Acousto-optinis moduliatorius (AOM)

Akusto-optinis moduliavimas yra fizinis procesas, kuris naudoja akusto-optinį efektą, kad būtų galima įkelti informaciją ant optinio nešiklio. Moduliuojant elektros signalą (amplitudės moduliaciją) pirmiausia pritaikomas elektroakustiniam keitikliui, kuris elektrinį signalą paverčia ultragarsiniu lauku. Kai šviesos banga praeina per akusto-optinį terpę, optinis nešiklis yra moduliuotas ir tampa intensyvumo moduliuotos bangos nešiojimo informacija dėl akusto-optinio veikimo

2. Elektro-optinis moduliatorius(EOM)

Elektro-optinis moduliatorius yra moduliatorius, naudojantis tam tikrų elektro-optinių kristalų, tokių kaip ličio niobato kristalai (LinB03), GaAs kristalai (GaAs) ir ličio tantalato kristalai (LITA03), elektromoptinį poveikį. Elektro-optinis poveikis yra tas, kad kai įtampa taikoma elektro-optiniam kristalui, pasikeis elektro-optinio kristalo lūžio rodiklis, todėl pasikeis krištolo šviesos bangos charakteristikos ir fazės moduliacija, realizuojama optinio signalo amplitudės, intensyvumo ir poliarizacijos būsena.

Paveikslas: Tipinė EOM tvarkyklės grandinės konfigūracija

3. Puslaidininkių optinis moduliatorius/puslaidininkių optinis stiprintuvas (SOM/SOA)

Puslaidininkių optinis stiprintuvas (SOA) paprastai naudojamas optinio signalo amplifikacijai, o tai turi lustų, mažos energijos suvartojimo, visų juostų palaikymo pranašumus ir yra ateities alternatyva tradiciniams optiniams stiprintuvams, tokiems kaip EDFA (Erbio ląstelinio pluošto stiprintuvas). Puslaidininkių optinis moduliatorius (SOM) yra tas pats prietaisas kaip puslaidininkio optinis stiprintuvas, tačiau jo naudojimo būdas šiek tiek skiriasi nuo to, kaip jis naudojamas su tradiciniu SOA stiprintuvu, ir rodikliai, kuriais jis sutelkia dėmesį, kai jis naudojamas kaip a Šviesos moduliatorius šiek tiek skiriasi nuo tų, kurie naudojami kaip stiprintuvas. Kai SOA naudojamas optinio signalo amplifikacijai, SOA paprastai teikiama stabili vairavimo srovė, siekiant užtikrinti, kad SOA veiktų tiesiniame regione; Kai jis naudojamas modifikuoti optinius impulsus, jis įveda nuolatinius optinius signalus į SOA, naudoja elektrinius impulsus, kad galėtų valdyti SOA pavaros srovę, ir tada kontroliuoja SOA išvesties būseną kaip amplifikaciją/silpnėjimą. Naudojant SOA amplifikacijos ir silpnėjimo charakteristikas, šis moduliacijos režimas pamažu buvo taikomas kai kurioms naujoms programoms, tokioms kaip optinio pluošto jutimas, LIDAR, OCT medicininis vaizdas ir kiti laukai. Ypač kai kuriems scenarijams, kuriems reikia palyginti didelio tūrio, energijos suvartojimo ir išnykimo santykio.

4. Tiesioginis lazerio moduliavimas taip pat gali modifikuoti optinį signalą tiesiogiai kontroliuodamas lazerio paklaidų srovę, kaip parodyta žemiau esančiame paveikslėlyje, 3 nanosekundės impulsų plotis gaunamas tiesiogiai moduliuojant. Galima pastebėti, kad impulsų pradžioje yra smaigalys, kurį sukelia lazerio nešiklio atsipalaidavimas. Jei norite gauti maždaug 100 pikosekundžių pulsą, galite naudoti šį smaigalį. Bet paprastai mes nenorime turėti šio smaigalio.

SUM UP

AOM yra tinkamas optinei galiai keliuose vatais ir turi dažnio poslinkio funkciją. EOM yra greita, tačiau disko sudėtingumas yra didelis, o išnykimo santykis yra žemas. SOM (SOA) yra optimalus GHz greičio ir didelio išnykimo santykio sprendimas, turintis mažą energijos suvartojimą, miniatiūrizaciją ir kitas savybes. Tiesioginiai lazerio diodai yra pigiausias sprendimas, tačiau žinokite apie spektrinių charakteristikų pokyčius. Kiekviena moduliavimo schema turi savo pranašumus ir trūkumus, todėl svarbu tiksliai suprasti paraiškos reikalavimus renkantis schemą, būti susipažinusi su kiekvienos schemos pranašumais ir trūkumais bei pasirinkti tinkamiausią schemą. Pvz., Paskirstyto pluošto jutimo metu tradicinis AOM yra pagrindinis, tačiau kai kuriuose naujuose sistemos dizainuose SOA schemų naudojimas sparčiai auga, kai kuriose vėjo lidaro tradicinėse schemose naudojamos dviejų pakopų AOM, naujos schemos projektavimo, kad būtų Sumažinkite sąnaudas, sumažinkite dydį ir pagerinkite išnykimo santykį, priimama SOA schema. Ryšių sistemoje mažo greičio sistema paprastai priima tiesioginės moduliacijos schemą, o didelės spartos sistema paprastai naudoja elektro-optinės moduliacijos schemą.