Prehľad štyroch bežných modulátorov

Prehľad štyroch bežných modulátorov

Tento dokument predstavuje štyri metódy modulácie (zmena laserovej amplitúdy v nanosekundovej alebo subnanosekundovej časovej doméne), ktoré sa najčastejšie používajú vo vláknových laserových systémoch. Patria sem AOM (akusto-optická modulácia), EOM (elektrooptická modulácia), som/SOA(Amplifikácia polovodičového svetla tiež známa ako polovodičová modulácia) apriama laserová modulácia. Medzi nimi, AOM,Eom, SOM patria k externej modulácii alebo nepriamej modulácii.

1. Akusto-optický modulátor (AOM)

Akusto-optická modulácia je fyzikálny proces, ktorý využíva akusto-optický efekt na načítanie informácií na optický nosič. Pri modulácii sa elektrický signál (amplitúdová modulácia) najskôr aplikuje na elektro-akustický prevodník, ktorý premieňa elektrický signál na ultrazvukové pole. Keď svetelná vlna prechádza akusto-optickým médiom, optický nosič je modulovaný a stáva sa intenzitou modulovanou vlnou prenášajúcou informácie v dôsledku akusto-optického pôsobenia

2. Elektromoptický modulátor(Eom)

Elektrooptický modulátor je modulátor, ktorý využíva elektrooptické účinky určitých elektrooptických kryštálov, ako sú kryštály lítium niobátu (Linb03), kryštály GaAS (GAAS) a kryštály litalátu (LITA03). Elektromoptickým účinkom je, že keď sa napätie aplikuje na elektrooptický kryštál, zmení sa index lomu elektrooptického kryštálu, čo má za následok zmeny v charakteristikách svetelných vĺn a modulácie fázy, amplitúdy, intenzity a polarizačného stavu optického signálu sa realizuje.

Obrázok: Typická konfigurácia obvodu ovládača EOM

3. Optický modulátor polovodiča/polovodičový optický zosilňovač (SOM/SOA)

Semiconductor Optický zosilňovač (SOA) sa zvyčajne používa na zosilnenie optického signálu, ktorý má výhody ChIP, nízku spotrebu energie, podporu pre všetky pásma atď. A je budúcou alternatívou k tradičným optickým amplifátorom, ako je EDFA (Zosilňovač vlákien dotovaného Erbium). Optický modulátor polovodiča (SOM) je rovnaké zariadenie ako polovodičový optický zosilňovač, ale spôsob, akým sa používa, sa mierne líši od spôsobu, akým sa používa s tradičným zosilňovačom SOA, a indikátory, na ktoré sa zameriava, keď sa používa ako svetelný modulátor, sa mierne líši od tých, ktoré sa používa ako zosilňovač. Ak sa používa na zosilnenie optického signálu, stabilný hnací prúd sa zvyčajne poskytuje SOA, aby sa zabezpečilo, že SOA funguje v lineárnej oblasti; Ak sa používa na moduláciu optických impulzov, vkladá kontinuálne optické signály do SOA, používa elektrické impulzy na riadenie hnacieho prúdu SOA a potom riadi stav výstupu SOA ako amplifikáciu/útlm. Pomocou charakteristík zosilnenia a útlmu SOA sa tento režim modulácie postupne aplikoval na niektoré nové aplikácie, ako napríklad snímanie optických vlákien, LIDAR, OCT Medical Imaging a ďalšie oblasti. Najmä pre niektoré scenáre, ktoré si vyžadujú pomer relatívne vysokého objemu, spotrebu energie a vyhynutia.

4. Laserová priama modulácia môže tiež modulovať optický signál priamym reguláciou prúdu laserového zaujatosti, ako je to znázornené na obrázku nižšie, šírka 3 nanosekundových impulzov sa získa priamou moduláciou. Je zrejmé, že na začiatku pulzu je nárast, ktorý je spôsobený relaxáciou laserového nosiča. Ak chcete získať pulz asi 100 pikosekundov, môžete použiť tento hrot. Ale zvyčajne nechceme mať tento hrot.

Zhrnúť

AOM je vhodný pre optický výkon v niekoľkých wattoch a má funkciu frekvencie. EOM je rýchla, ale zložitosť pohonu je vysoká a pomer vyhynutia je nízky. SOM (SOA) je optimálne riešenie pre rýchlosť GHZ a pomer vysokého vyhynutia, s nízkou spotrebou energie, miniaturizáciou a ďalšími vlastnosťami. Priame laserové diódy sú najlacnejšie riešenie, ale uvedomte si zmeny v spektrálnych charakteristikách. Každá schéma modulácie má svoje vlastné výhody a nevýhody a pri výbere schémy je dôležité presne porozumieť požiadavkám na aplikáciu a poznať výhody a nevýhody každej schémy a zvoliť najvhodnejšiu schému. Napríklad pri snímaní distribuovaných vlákien je tradičný AOM hlavným, ale v niektorých nových dizajnoch systému používanie schém SOA rýchlo rastie, v niektorých tradičných schémach veterného lidaru používajú dvojstupňovú AOM, ktorý sa stane novým návrhom schémy, aby sa znížilo náklady, znížili veľkosť a zlepšili sa pomer vyhynutia, schéma SOA sa prijíma. V komunikačnom systéme systém s nízkou rýchlosťou zvyčajne prijíma schému priameho modulácie a systém vysokorýchlostného systému zvyčajne používa schému elektromoptickej modulácie.