Prezentare generală a patru modulatoare comune
Această lucrare prezintă patru metode de modulare (modificarea amplitudinii laserului în domeniul de timp nanosecunde sau subnanosecunde) care sunt cel mai frecvent utilizate în sistemele laser cu fibră. Acestea includ AOM (modulație acusto-optică), EOM (modulație electro-optică), SOM/SOA(amplificarea luminii semiconductoare cunoscută și sub denumirea de modulație a semiconductoarelor) șimodulare directă cu laser. Printre ei, AOM,EOM,SOM aparțin modulației externe sau modulației indirecte.
1. Modulator acusto-optic (AOM)
Modulația acusto-optică este un proces fizic care utilizează efectul acusto-optic pentru a încărca informații pe purtătorul optic. La modulare, semnalul electric (modularea amplitudinii) este aplicat mai întâi traductorului electro-acustic, care convertește semnalul electric în câmp ultrasonic. Când unda luminoasă trece prin mediul acusto-optic, purtătorul optic este modulat și devine o undă modulată în intensitate purtătoare de informații datorită acțiunii acusto-optice.
2. Modulator electro-optic(MOE)
Un modulator electro-optic este un modulator care utilizează efectele electro-optice ale anumitor cristale electro-optice, cum ar fi cristalele de niobat de litiu (LiNb03), cristalele de GaAs (GaAs) și cristalele de tantalat de litiu (LiTa03). Efectul electro-optic este că atunci când tensiunea este aplicată cristalului electro-optic, indicele de refracție al cristalului electro-optic se va modifica, rezultând modificări ale caracteristicilor undei luminoase ale cristalului și modularea fazei, se realizează amplitudinea, intensitatea și starea de polarizare a semnalului optic.
Figura: Configurația tipică a circuitului driverului EOM
3. Modulator optic semiconductor/amplificator optic semiconductor (SOM/SOA)
Amplificatorul optic cu semiconductor (SOA) este de obicei folosit pentru amplificarea semnalului optic, care are avantajele cipului, consumului redus de energie, suportului pentru toate benzile etc. și este o alternativă viitoare la amplificatoarele optice tradiționale precum EDFA (Amplificator cu fibră dopată cu erbiu). Un modulator optic semiconductor (SOM) este același dispozitiv ca un amplificator optic cu semiconductor, dar modul în care este utilizat este ușor diferit de modul în care este utilizat cu un amplificator SOA tradițional și indicatorii pe care se concentrează atunci când este utilizat ca un modulatoarele de lumină sunt ușor diferite de cele folosite ca amplificator. Când este utilizat pentru amplificarea semnalului optic, un curent de conducere stabil este de obicei furnizat SOA pentru a se asigura că SOA funcționează în regiunea liniară; Când este folosit pentru a modula impulsuri optice, acesta introduce semnale optice continue către SOA, utilizează impulsuri electrice pentru a controla curentul de antrenare SOA și apoi controlează starea de ieșire SOA ca amplificare/atenuare. Folosind caracteristicile de amplificare și atenuare SOA, acest mod de modulație a fost aplicat treptat unor noi aplicații, cum ar fi detectarea fibrelor optice, LiDAR, imagistica medicală OCT și alte domenii. Mai ales pentru unele scenarii care necesită volum relativ mare, consum de energie și raport de extincție.
4. Modulația directă cu laser poate, de asemenea, modula semnalul optic controlând direct curentul de polarizare laser, așa cum se arată în figura de mai jos, prin modulația directă se obține o lățime a impulsului de 3 nanosecunde. Se poate observa că există un vârf la începutul pulsului, care este determinat de relaxarea purtătorului laser. Dacă doriți să obțineți un puls 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 de ieșire în câțiva wați și are o funcție de schimbare a frecvenței. EOM este rapidă, dar complexitatea unității este mare și rata de extincție este scăzută. SOM (SOA) este soluția optimă pentru viteza GHz și raportul ridicat de extincție, cu consum redus de energie, miniaturizare și alte caracteristici. Diodele laser directe 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 înțelegeți cu exactitate cerințele aplicației atunci când alegeți o schemă și să vă familiarizați cu avantajele și dezavantajele fiecărei scheme și să alegeți cea mai potrivită schemă. De exemplu, în detectarea cu fibre distribuite, AOM tradițional este principalul, dar în unele modele noi de sisteme, utilizarea schemelor SOA crește rapid, în unele scheme tradiționale liDAR eoliene utilizează AOM în două etape, noul design al schemei pentru a reduce costurile, reduce dimensiunea și îmbunătățește rata de extincție, se adoptă schema SOA. În sistemul de comunicații, sistemul de viteză mică adoptă de obicei schema de modulare directă, iar sistemul de mare viteză utilizează de obicei schema de modulație electro-optică.
Ora postării: 26-nov-2024