Dört yaygın modülatörün genel görünümü

Dört yaygın modülatörün genel görünümü

Bu makalede, fiber lazer sistemlerinde en sık kullanılan dört modülasyon yöntemi (lazer genliğini nanosaniye veya nanosaniyenin altındaki zaman alanında değiştirme) tanıtılmaktadır. 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 harici 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) önce elektro-akustik dönüştürücüye uygulanır ve dönüştürücü, elektrik sinyalini ultrasonik alana dönüştürür. Işık dalgası akusto-optik ortamdan geçtiğinde, optik taşıyıcı modüle olur ve akusto-optik etki sayesinde bilgi taşıyan yoğunluk modülasyonlu 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, elektro-optik kristale voltaj uygulandığında, elektro-optik kristalin kırılma indisinin değişmesi ve bunun sonucunda kristalin ışık dalgası özelliklerinde değişiklikler meydana gelmesi ve optik sinyalin faz, genlik, yoğunluk ve polarizasyon durumunun modülasyonunun gerçekleşmesidir.

Şekil: EOM sürücü devresinin tipik konfigürasyonu

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 gelecekte alternatif olabilecek optik sinyal amplifikasyonu için kullanılır.Erbiyum katkılı fiber amplifikatör). Yarı iletken optik modülatör (SOM), yarı iletken optik amplifikatör ile aynı cihazdır, ancak kullanım şekli geleneksel bir SOA amplifikatöründe kullanım şeklinden biraz farklıdır ve ışık modülatörü olarak kullanıldığında odaklandığı göstergeler amplifikatör olarak kullanılanlardan biraz farklıdır. Optik sinyal yükseltme 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 sürüş akımını kontrol etmek için elektrik darbeleri kullanır ve ardından SOA çıkış durumunu yükseltme/zayıflatma olarak kontrol eder. SOA yükseltme ve zayıflatma 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 ses seviyesi, güç tüketimi ve sönüm oranı gerektiren bazı senaryolar için.

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

Özetle

AOM, birkaç watt'lık optik güç çıkışı için uygundur ve 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 ana yöntemdir, ancak bazı yeni sistem tasarımlarında SOA şemalarının kullanımı hızla artmaktadır, bazı rüzgar LIDAR'larında geleneksel şemalar iki aşamalı AOM kullanır, yeni şema tasarımında maliyeti düşürmek, boyutu küçültmek ve sönüm oranını iyileştirmek için SOA şeması benimsenmiştir. Haberleşme sisteminde düşük hızlı sistemler genellikle doğrudan modülasyon şemasını, yüksek hızlı sistemler ise genellikle elektro-optik modülasyon şemasını kullanır.