Dört yaygın modülatörün genel görünümü

Dört yaygın modülatörün genel görünümü

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

1. Akusto-optik Modülatör (AOM)

Akusto-optik modülasyon, optik taşıyıcıya bilgi yüklemek için akusto-optik etkiyi kullanan fiziksel bir işlemdir. Modülasyon sırasında, elektrik sinyali (genlik modülasyonu) ilk önce elektrik sinyalini ultrasonik alana dönüştüren elektro-akustik dönüştürücüye uygulanır. Işık dalgası akusto-optik ortamdan geçtiğinde, optik taşıyıcı modüle edilir ve akusto-optik etki nedeniyle bilgi taşıyan yoğunluk modüle edilmiş bir dalga haline 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 etkilerinden yararlanan bir modülatördür. Elektro-optik etki, voltaj elektro-optik kristale uygulandığında, elektro-optik kristalin kırılma indisinin değişmesi, bunun sonucunda kristalin ışık dalgası özelliklerinde değişiklikler meydana gelmesi ve optik sinyalin faz, genlik, yoğunluk ve polarizasyon durumunun modülasyonunun gerçekleştirilmesidir.

Şekil: EOM sürücü devresinin tipik yapılandırması

3. Yarıiletken Optik Modülatör/Yarıiletken 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 gelecekte alternatif olabilecek optik sinyal yükseltme için kullanılır.Erbiyum katkılı fiber amplifikatör). Yarı iletken optik modülatör (SOM), yarı iletken optik amplifikatör ile aynı cihazdır, ancak kullanım şekli geleneksel bir SOA amplifikatörü ile kullanım şeklinden biraz farklıdır ve ışık modülatörü olarak kullanıldığında odaklandığı göstergeler amplifikatör olarak kullanılanlardan biraz farklıdır. Optik sinyal amplifikasyonu için kullanıldığında, SOA'nın doğrusal bölgede çalışmasını sağlamak için genellikle SOA'ya kararlı bir sürüş akımı sağlanır; Optik darbeleri modüle etmek için kullanıldığında, SOA'ya sürekli optik sinyaller girer, SOA sürücü akımını kontrol etmek için elektrik darbeleri kullanır ve ardından SOA çıkış durumunu amplifikasyon/zayıflama olarak kontrol eder. SOA amplifikasyon ve zayıflama özelliklerini kullanarak, 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 sönüm oranı gerektiren bazı senaryolar için.

4. Lazer doğrudan modülasyonu, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, lazer önyargı akımını doğrudan kontrol ederek optik sinyali de modüle edebilir, doğrudan modülasyon yoluyla 3 nanosaniyelik bir darbe genişliği elde edilir. Darbenin başlangıcında, lazer taşıyıcısının gevşemesiyle ortaya çıkan bir sivri uç olduğu görülebilir. Yaklaşık 100 pikosaniyelik bir darbe elde etmek istiyorsanız, bu sivri ucu kullanabilirsiniz. Ancak genellikle bu sivri ucu istemeyiz.

Özetle

AOM birkaç watt'ta optik güç çıkışı için uygundur ve bir frekans kaydırma fonksiyonuna sahiptir. EOM hızlıdır, ancak sürücü karmaşıklığı yüksektir ve sönüm oranı düşüktür. SOM (SOA), düşük güç tüketimi, minyatürleştirme ve diğer özellikleriyle GHz hızı ve yüksek sönüm oranı için en uygun çözümdür. Doğrudan lazer diyotlar en ucuz çözümdür, ancak spektral özelliklerdeki değişikliklerin farkında olun. Her modülasyon şemasının kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır ve bir şema seçerken uygulama gereksinimlerini doğru bir şekilde anlamak, her şemanın avantajlarını ve dezavantajlarını bilmek ve en uygun şemayı seçmek önemlidir. Örneğin, dağıtılmış fiber algılamada, geleneksel AOM anadır, ancak bazı yeni sistem tasarımlarında SOA şemalarının kullanımı hızla artmaktadır, bazı rüzgar lidarında geleneksel şemalar iki aşamalı AOM kullanır, maliyeti düşürmek, boyutu küçültmek ve sönüm oranını iyileştirmek için yeni şema tasarımında SOA şeması benimsenmiştir. Haberleşme sisteminde düşük hızlı sistemler genellikle doğrudan modülasyon şemasını, yüksek hızlı sistemler ise genellikle elektro-optik modülasyon şemasını kullanır.