Dört ortak modülatöre genel bakış

Dört ortak modülatöre genel bakış

Bu makale, fiber lazer sistemlerinde en yaygın olarak kullanılan dört modülasyon yöntemini (nanosaniye veya nanosaniye altı zaman alanında lazer genliğini değiştirerek) tanıtmaktadır. Bunlar arasında AOM (akusto-optik modülasyon), EOM (elektro-optik modülasyon), SOM/SOA(yarı iletken ışık amplifikasyonu, yarı iletken modülasyon olarak da bilinir) vedoğrudan lazer modülasyonu. Bunlar arasında AOM,EOM,SOM harici modülasyona veya dolaylı modülasyona aittir.

1. Akustik-optik Modülatör (AOM)

Akusto-optik modülasyon, optik taşıyıcıya bilgi yüklemek için akustik-optik etkiyi kullanan fiziksel bir işlemdir. Modülasyon sırasında, elektrik sinyali (genlik modülasyonu) ilk olarak elektrik sinyalini ultrasonik alana dönüştüren elektro-akustik dönüştürücüye uygulanır. Işık dalgası akustik-optik ortamdan geçtiğinde, optik taşıyıcı modüle edilir ve akustik-optik etki nedeniyle yoğunluk modülasyonlu dalga bilgi taşıyan hale gelir

2. Elektro-optik Modülatör(EOM)

Elektro-optik modülatör, lityum niyobat kristalleri (LiNb03), GaAs kristalleri (GaAs) ve lityum tantalat kristalleri (LiTa03) gibi belirli elektro-optik kristallerin elektro-optik etkilerini kullanan bir modülatördür. Elektro-optik etki, elektro-optik kristale voltaj uygulandığında, elektro-optik kristalin kırılma indisinin değişerek kristalin ışık dalgası özelliklerinde ve fazın modülasyonunda değişikliklere yol açmasıdır. optik sinyalin genliği, şiddeti ve polarizasyon durumu gerçekleştirilir.

Şekil: EOM sürücü devresinin tipik yapılandırması

3. Yarı İletken Optik Modülatör/Yarı İletken Optik Amplifikatör (SOM/SOA)

Yarı iletken optik amplifikatör (SOA) genellikle çip, düşük güç tüketimi, tüm bantları destekleme vb. avantajlara sahip olan ve EDFA gibi geleneksel optik amplifikatörlere gelecekteki bir alternatif olan optik sinyal amplifikasyonu için kullanılır (Erbiyum katkılı fiber amplifikatör). Yarı iletken optik modülatör (SOM), yarı iletken optik amplifikatörle aynı cihazdır ancak kullanım şekli, geleneksel SOA amplifikatörüyle kullanılma şeklinden ve bir amplifikatör olarak kullanıldığında odaklandığı göstergelerden biraz farklıdır. ışık modülatörleri amplifikatör olarak kullanılanlardan biraz farklıdır. Optik sinyal amplifikasyonu için kullanıldığında, SOA'nın doğrusal bölgede çalışmasını sağlamak için genellikle SOA'ya sabit bir sürüş akımı sağlanır; Optik darbeleri modüle etmek için kullanıldığında, SOA'ya sürekli optik sinyaller gönderir, SOA sürücü akımını kontrol etmek için elektrik darbelerini kullanır ve ardından yükseltme/zayıflama olarak SOA çıkış durumunu kontrol eder. SOA amplifikasyonu ve zayıflama özelliklerini kullanan bu modülasyon modu, optik fiber algılama, LiDAR, OCT tıbbi görüntüleme ve diğer alanlar gibi bazı yeni uygulamalara kademeli olarak uygulanmıştır. Özellikle nispeten yüksek hacim, güç tüketimi ve sönme oranı gerektiren bazı senaryolar için.

4. Lazer doğrudan modülasyonu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, lazer önyargı akımını doğrudan kontrol ederek optik sinyali modüle edebilir, doğrudan modülasyon yoluyla 3 nanosaniyelik bir darbe genişliği elde edilir. Lazer taşıyıcının gevşemesinin neden olduğu darbenin başlangıcında bir ani yükselişin olduğu görülebilir. Yaklaşık 100 pikosaniyelik bir nabız almak istiyorsanız bu spike'ı kullanabilirsiniz. Ancak genellikle bu yükselişin yaşanmasını istemeyiz.

Özetle

AOM, birkaç watt'lık optik güç çıkışı için uygundur ve frekans kaydırma işlevine sahiptir. EOM hızlıdır ancak sürücü karmaşıklığı yüksektir ve yok olma oranı düşüktür. SOM (SOA), düşük güç tüketimi, minyatürleştirme ve diğer özellikleriyle GHz hızı ve yüksek yok olma oranı için en uygun çözümdür. Doğrudan lazer diyotlar en ucuz çözümdür ancak spektral özelliklerdeki değişikliklere dikkat edin. Her modülasyon şemasının kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır ve bir şema seçerken uygulama gereksinimlerini doğru bir şekilde anlamak, her bir şemanın avantaj ve dezavantajlarını bilmek ve en uygun şemayı seçmek önemlidir. Örneğin, dağıtılmış fiber algılamada geleneksel AOM esastır, ancak bazı yeni sistem tasarımlarında SOA şemalarının kullanımı hızla artmaktadır; bazı rüzgar liDAR geleneksel şemalarında, yeni şema tasarımı olan iki aşamalı AOM kullanılır. Maliyeti azaltmak, boyutu küçültmek ve yok olma oranını iyileştirmek için SOA şeması benimsenir. İletişim sisteminde, düşük hızlı sistem genellikle doğrudan modülasyon şemasını benimser ve yüksek hızlı sistem genellikle elektro-optik modülasyon şemasını kullanır.