Prezentare generală a patru modulatori comuni

Prezentare generală a patru modulatori comuni

Această lucrare introduce patru metode de modulare (schimbarea amplitudinii laser în domeniul nanosecunde sau subnanosecunde) care sunt utilizate cel mai frecvent în sistemele cu laser cu fibre. Acestea includ AOM (Modulație Acousto-Optică), EOM (modulare electro-optică), SOM/SOA(amplificarea luminii semiconductoare cunoscute și sub denumirea de modulare a semiconductorului) șiModulație directă laser. Printre ei, aom,Eom, Som aparțin modulației externe sau modulării indirecte.

1. Modulator acusto-optic (AOM)

Modulația acusto-optică este un proces fizic care folosește efect acusto-optic pentru a încărca informațiile pe purtătorul optic. Atunci când modulează, semnalul electric (modularea amplitudinii) este aplicat mai întâi la traductorul electro-acustic, care transformă semnalul electric în câmp ultrasonic. Când unda de lumină trece prin mediul acusto-optic, purtătorul optic este modulat și devine o undă modulată de intensitate care transportă informații datorită acțiunii acusto-optice

2. Modulator electro-optic(Eom)

Un modulator electro-optic este un modulator care utilizează efectele electro-optice ale anumitor cristale electro-optice, cum ar fi cristale de niobat de litiu (LINB03), cristale GaAs (GAAS) și cristale de tantalat de litiu (Lita03). Efectul electro-optic este că atunci când tensiunea este aplicată pe cristalul electro-optic, indicele de refracție al cristalului electro-optic se va schimba, rezultând modificări ale caracteristicilor undelor de lumină ale cristalului și modularea fazei, amplitudinii, intensității și stării de polarizare a semnalului optic.

Figura: Configurația tipică a circuitului driverului EOM

3. Modulator optic semiconductor/amplificator optic semiconductor (SOM/SOA)

Amplificatorul optic semiconductor (SOA) este de obicei utilizat pentru amplificarea semnalului optic, care are avantajele cipului, consumului de energie redusă, suport pentru toate benzile etc. și este o alternativă viitoare la amplificatoare optice tradiționale, cum ar fi EDFA (Amplificator de fibre dopat cu erbium) Un modulator optic semiconductor (SOM) este același dispozitiv ca un amplificator optic semiconductor, dar modul în care este utilizat este ușor diferit de modul în care este utilizat cu un amplificator SOA tradițional, iar indicatorii pe care se concentrează atunci când este utilizat ca modulator ușor sunt ușor diferiți de cei folosiți ca amplificator. Atunci când este utilizat pentru amplificarea semnalului optic, de obicei, un curent de conducere stabil este furnizat pentru a se asigura că SOA funcționează în regiunea liniară; Când este utilizat pentru a modula impulsurile optice, introduce semnale optice continue la SOA, folosește impulsuri electrice pentru a controla curentul de acționare SOA, apoi controlează starea de ieșire SOA ca amplificare/atenuare. Folosind caracteristicile de amplificare SOA și atenuare, acest mod de modulare a fost aplicat treptat la unele aplicații noi, cum ar fi detectarea fibrelor optice, LIDAR, OCT Medical Imaging și alte domenii. Mai ales pentru unele scenarii care necesită un volum relativ mare, consum de energie și raport de extincție.

4. Modularea directă cu laser poate modula, de asemenea, semnalul optic prin controlul direct al curentului de prejudecată laser, așa cum se arată în figura de mai jos, o lățime a pulsului de 3 nanosecundă este obținută prin modulare directă. Se poate observa că la începutul pulsului există un vârf, care este adus de relaxarea purtătorului laser. Dacă doriți să obțineți un impuls de aproximativ 100 de picosecunde, puteți utiliza acest vârf. Dar de obicei nu vrem să avem acest vârf.

Rezumă

AOM este potrivit pentru puterea optică în câteva wați și are o funcție de schimbare a frecvenței. EOM este rapid, dar complexitatea acționării este ridicată, iar raportul de extincție este scăzut. SOM (SOA) este soluția optimă pentru viteza GHz și raportul de extincție ridicat, cu consum redus de energie, miniaturizare și alte caracteristici. Diodele cu laser direct sunt cea mai ieftină soluție, dar fiți conștienți de modificările caracteristicilor spectrale. Fiecare schemă de modulare are propriile avantaje și dezavantaje și este important să înțelegem cu exactitate cerințele aplicației atunci când alegeți o schemă și să fiți familiarizați cu avantajele și dezavantajele fiecărei scheme și alegeți cea mai potrivită schemă. De exemplu, în detectarea fibrelor distribuite, AOM-ul tradițional este principalul, dar în unele proiecte noi de sistem, utilizarea schemelor SOA crește rapid, în unele scheme tradiționale Lidar eoliene folosesc AOM în două etape, noua schemă de proiectare pentru a reduce costurile, a reduce dimensiunea și a îmbunătăți raportul de extincție, schema SOA este adoptată. În sistemul de comunicare, sistemul de viteză mică adoptă de obicei schema de modulare directă, iar sistemul de mare viteză folosește de obicei schema de modulare electro-optică.