Dört ortak modülatöre genel bakış

Dört ortak modülatöre genel bakış

Bu makale, en çok fiber lazer sistemlerinde kullanılan dört modülasyon yöntemi (nanosaniye veya subnanosaniye zaman alanında lazer genliğini değiştirme) sunmaktadır. Bunlar arasında AOM (akusto-optik modülasyon), EOM (elektro-optik modülasyon), SOM/SOA(yarı iletken modülasyon olarak da bilinen yarı iletken ışık amplifikasyonu) veDoğrudan Lazer Modülasyonu. Bunlar arasında AOM,EOM, SOM harici modülasyona veya dolaylı modülasyona aittir.

1. Akusto-Optik Modülatör (AOM)

Akusto-optik modülasyon, optik taşıyıcıya bilgi yüklemek için akusto-optik etki kullanan fiziksel bir işlemdir. Modülasyon yaparken, elektrik sinyali (genlik modülasyonu) ilk olarak elektrik sinyalini ultrasonik alana dönüştüren elektro-akustik dönüştürücüye uygulanır. Işık dalgası akusto-optik ortamdan geçtiğinde, optik taşıyıcı modüle edilir ve akusto-optik etkisi nedeniyle yoğunluk modüle edilmiş bir dalga taşıma bilgisi haline gelir

2. Elektro-optik modülatör(EOM)

Elektro-optik bir modülatör, lityum niobat kristalleri (LINB03), GaAs kristalleri (GAAS) ve lityum tantalat kristalleri (LITA03) gibi bazı elektro-optik kristallerin elektro-optik etkilerini kullanan bir modülatördür. Elektro-optik etki, voltaj elektro-optik kristale uygulandığında, elektro-optik kristalin kırılma indisinin değişeceği ve kristalin ışık dalgası özelliklerinde değişiklikler ve optik sinyalin faz, genlik, yoğunluk ve polarizasyon durumunun modülasyonunun gerçekleşmesidir.

Şekil: EOM sürücü devresinin tipik konfigürasyonu

3. Yarıiletken optik modülatör/yarı iletken optik amplifikatör (SOM/SOA)

Yarıiletken optik amplifikatör (SOA) genellikle çip, düşük güç tüketimi, tüm bantlar için destek vb.Erbium katkılı lif amplifikatörü). Bir yarı iletken optik modülatör (SOM), bir yarı iletken optik amplifikatör ile aynı cihazdır, ancak kullanılma şekli, geleneksel bir SOA amplifikatörüyle kullanıldığından biraz farklıdır ve bir ışık modülatörü olarak kullanıldığında odaklandığı göstergeler bir amplifikatör olarak kullanılanlardan biraz farklıdır. Optik sinyal amplifikasyonu için kullanıldığında, SOA'nın doğrusal bölgede çalışmasını sağlamak için genellikle SOA'ya stabil bir sürüş akımı sağlanır; Optik darbeleri modüle etmek için kullanıldığında, SOA'ya sürekli optik sinyaller girer, SOA tahrik akımını kontrol etmek için elektrik darbeleri kullanır ve daha sonra SOA çıkış durumunu amplifikasyon/zayıflatma olarak kontrol eder. SOA amplifikasyonu ve zayıflatma özellikleri kullanılarak, bu modülasyon modu, optik fiber algılama, LiDAR, OCT tıbbi görüntüleme ve diğer alanlar gibi bazı yeni uygulamalara yavaş yavaş uygulanmıştır. Özellikle nispeten yüksek hacim, güç tüketimi ve yok olma oranı gerektiren bazı senaryolar için.

4. Lazer doğrudan modülasyonu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi lazer sapması akımını doğrudan kontrol ederek optik sinyali de modüle edebilir, doğrudan modülasyon yoluyla 3 nanosaniye darbe genişliği elde edilir. Lazer taşıyıcının gevşemesi ile ortaya çıkan nabzın başında bir sivri uç olduğu görülebilir. Yaklaşık 100 pikosaniye nabız almak istiyorsanız, bu başak kullanabilirsiniz. Ama genellikle bu ani artışı istemiyoruz.

Özetlemek

AOM, birkaç watt'ta optik güç çıkışı için uygundur ve bir frekans kaydırma fonksiyonuna sahiptir. EOM hızlıdır, ancak tahrik karmaşıklığı yüksektir ve yok olma oranı düşüktür. SOM (SOA), düşük güç tüketimi, minyatürleştirme ve diğer özelliklere sahip GHz hızı ve yüksek yok olma oranı için en uygun çözümdür. Doğrudan lazer diyotlar en ucuz çözümdür, ancak spektral özelliklerdeki değişikliklerin farkında olun. Her modülasyon şemasının kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve bir şema seçerken uygulama gereksinimlerini doğru bir şekilde anlamak ve her şemanın avantajlarına ve dezavantajlarına aşina olmak ve en uygun şemayı seçmek önemlidir. Örneğin, dağıtılmış fiber algılamada, geleneksel AOM ana'dir, ancak bazı yeni sistem tasarımlarında, SOA şemalarının kullanımı hızla büyüyor, bazı rüzgar lidarında geleneksel şemalar iki aşamalı AOM kullanıyor, maliyeti azaltmak ve yok olma oranını iyileştirmek için yeni şema tasarımı, SOA şeması kabul ediliyor. İletişim sisteminde, düşük hızlı sistem genellikle doğrudan modülasyon şemasını benimser ve yüksek hızlı sistem genellikle elektro-optik modülasyon şemasını kullanır.