Nelja levinud modulaatori ülevaade

Nelja levinud modulaatori ülevaade

Käesolevas artiklis tutvustatakse nelja modulatsioonimeetodit (laseri amplituudi muutmine nanosekundi või subnanosekundi ajapiirkonnas), mida kiudlasersüsteemides kõige sagedamini kasutatakse. Nende hulka kuuluvad AOM (akusto-optiline modulatsioon), EOM (elektro-optiline modulatsioon), SOM/SOA(pooljuhtide valgusvõimendus, tuntud ka kui pooljuhtmodulatsioon) jaotsene lasermodulatsioon. Nende hulgas AOM,EOM,SOM kuuluvad välisele või kaudsele modulatsioonile.

1. Akusto-optiline modulaator (AOM)

Akusto-optiline modulatsioon on füüsiline protsess, mis kasutab akusto-optilist efekti teabe laadimiseks optilisele kandjale. Moduleerimisel suunatakse elektriline signaal (amplituudmodulatsioon) esmalt elektroakustilisele muundurile, mis muudab elektrisignaali ultraheliväljaks. Kui valguslaine läbib akusto-optilist keskkonda, siis optiline kandja on moduleeritud ja muutub akusto-optilise toime tõttu intensiivsusega moduleeritud laineks, mis kannab teavet.

2. Elektro-optiline modulaator(EOM)

Elektrooptiline modulaator on modulaator, mis kasutab teatud elektrooptiliste kristallide, näiteks liitiumniobaadi kristallide (LiNb03), GaAs kristallide (GaAs) ja liitiumtantalaadi kristallide (LiTa03) elektrooptilisi efekte. Elektrooptiline efekt seisneb selles, et kui elektrooptilisele kristallile rakendatakse pinget, muutub elektro-optilise kristalli murdumisnäitaja, mille tulemuseks on muutused kristalli valguslainete omadustes ja faasi modulatsioonis, optilise signaali amplituud, intensiivsus ja polarisatsiooni olek.

Joonis: EOM-i draiveriahela tüüpiline konfiguratsioon

3. Pooljuhtoptiline modulaator/pooljuhtoptiline võimendi (SOM/SOA)

Optilist pooljuhtvõimendit (SOA) kasutatakse tavaliselt optilise signaali võimendamiseks, mille eelisteks on kiip, madal energiatarve, kõigi sagedusribade tugi jne ning see on tulevane alternatiiv traditsioonilistele optilistele võimenditele nagu EDFA (Erbiumiga legeeritud fiiberopimendi). Pooljuht optiline modulaator (SOM) on sama seade mis pooljuhtoptiline võimendi, kuid selle kasutusviis erineb veidi tavapärase SOA võimendi kasutamisest ja indikaatoritest, millele see keskendub, kui seda kasutatakse valgusmodulaatorid erinevad veidi võimendina kasutatavatest. Kui seda kasutatakse optilise signaali võimendamiseks, antakse SOA-le tavaliselt stabiilne ajamivool, et tagada SOA toimimine lineaarses piirkonnas; Kui seda kasutatakse optiliste impulsside moduleerimiseks, sisestab see SOA-sse pidevaid optilisi signaale, kasutab elektriimpulsse SOA-draivi voolu juhtimiseks ja seejärel juhib SOA väljundolekut võimenduse/summutusena. SOA võimendus- ja summutusomadusi kasutades on seda modulatsioonirežiimi järk-järgult rakendatud mõnes uues rakenduses, nagu optilise kiu tuvastamine, LiDAR, OCT meditsiiniline pildistamine ja muud valdkonnad. Eriti mõne stsenaariumi puhul, mis nõuavad suhteliselt suurt helitugevust, energiatarbimist ja väljasuremissuhet.

4. Laseri otsemodulatsioon võib samuti moduleerida optilist signaali, reguleerides otse laseri eelpingestusvoolu, nagu on näidatud alloleval joonisel, otsemodulatsiooni abil saadakse 3 nanosekundiline impulsi laius. On näha, et impulsi alguses on teravik, mis on tingitud laserkandja lõdvestumisest. Kui soovite saada umbes 100 pikosekundilist impulssi, võite kasutada seda piiki. Aga tavaliselt me ​​seda piiki ei taha.

Kokkuvõtteks

AOM sobib mõne vatise optilise väljundvõimsusega ja sellel on sageduse nihke funktsioon. EOM on kiire, kuid draivi keerukus on kõrge ja väljasuremisaste madal. SOM (SOA) on optimaalne lahendus GHz kiiruse ja kõrge väljasuremissuhte jaoks, madala energiatarbimise, miniatuursuse ja muude funktsioonidega. Otse laserdioodid on odavaim lahendus, kuid olge teadlik spektriomaduste muutustest. Igal modulatsiooniskeemil on oma plussid ja miinused ning skeemi valikul on oluline täpselt mõista rakenduse nõudeid ning olla kursis iga skeemi eeliste ja puudustega ning valida sobivaim skeem. Näiteks hajutatud kiudtuvastuses on põhiline traditsiooniline AOM, kuid mõne uue süsteemi konstruktsiooni puhul kasvab SOA-skeemide kasutamine kiiresti, mõnes tuule liDAR-i traditsioonilistes skeemides kasutatakse kaheastmelist AOM-i, uue skeemi kujundust, et vähendada kulusid, vähendada suurust ja parandada väljasuremissuhet, võetakse vastu SOA-skeem. Sidesüsteemis kasutab madala kiirusega süsteem tavaliselt otsemodulatsiooni skeemi ja kiire süsteem tavaliselt elektro-optilist modulatsiooniskeemi.