Pasqyrë e katër modulatorëve të zakonshëm

Pasqyrë e katër modulatorëve të zakonshëm

Ky punim prezanton katër metoda modulimi (ndryshimi i amplitudës së lazerit në domenin e kohës nanosekonda ose nënnanosekonda) që përdoren më së shpeshti në sistemet lazer me fibra. Këto përfshijnë AOM (modulim akusto-optik), EOM (modulim elektro-optik), SOM/SOA(amplifikimi i dritës gjysmëpërçuese i njohur gjithashtu si modulim gjysmëpërçues), dhemodulimi i drejtpërdrejtë me lazer. Midis tyre, AOM,MVZ,SOM i përkasin modulimit të jashtëm, ose modulimit indirekt.

1. Modulator akusto-optik (AOM)

Modulimi akusto-optik është një proces fizik që përdor efektin akusto-optik për të ngarkuar informacionin në bartësin optik. Gjatë modulimit, sinjali elektrik (modulimi i amplitudës) së pari aplikohet në transduktorin elektro-akustik, i cili konverton sinjalin elektrik në fushë tejzanor. Kur vala e dritës kalon nëpër mjedisin akusto-optik, bartësi optik modulohet dhe bëhet një valë e moduluar me intensitet që bart informacion për shkak të veprimit akusto-optik.

2. Modulator elektro-optik(MVZ)

Një modulator elektro-optik është një modulator që përdor efektet elektro-optike të kristaleve të caktuara elektro-optike, të tilla si kristalet e niobatit të litiumit (LiNb03), kristalet GaAs (GaAs) dhe kristalet e tantalatit të litiumit (LiTa03). Efekti elektro-optik është se kur voltazhi aplikohet në kristalin elektro-optik, indeksi i thyerjes së kristalit elektro-optik do të ndryshojë, duke rezultuar në ndryshime në karakteristikat e valës së dritës të kristalit dhe në modulimin e fazës, realizohet amplituda, intensiteti dhe gjendja e polarizimit të sinjalit optik.

Figura: Konfigurimi tipik i qarkut drejtues të EOM

3. Modulator optik gjysmëpërçues/Përforcues optik gjysmëpërçues (SOM/SOA)

Përforcuesi optik gjysmëpërçues (SOA) zakonisht përdoret për amplifikimin e sinjalit optik, i cili ka avantazhet e çipit, konsumit të ulët të energjisë, mbështetjes për të gjitha brezat, etj., dhe është një alternativë e ardhshme ndaj amplifikatorëve optikë tradicionalë si EDFA (Përforcues fibër i dopuar me erbium). Një modulator optik gjysmëpërçues (SOM) është e njëjta pajisje si një përforcues optik gjysmëpërçues, por mënyra se si përdoret është paksa e ndryshme nga mënyra se si përdoret me një përforcues tradicional SOA dhe treguesit në të cilët fokusohet kur përdoret si modulatorët e dritës janë paksa të ndryshëm nga ata që përdoren si përforcues. Kur përdoret për amplifikimin e sinjalit optik, zakonisht i sigurohet SOA një rrymë e qëndrueshme lëvizëse për të siguruar që SOA funksionon në rajonin linear; Kur përdoret për të moduluar pulset optike, ai fut sinjale optike të vazhdueshme në SOA, përdor impulse elektrike për të kontrolluar rrymën e ngasjes SOA dhe më pas kontrollon gjendjen e daljes SOA si përforcim/zbutje. Duke përdorur karakteristikat e amplifikimit dhe zbutjes SOA, kjo mënyrë modulimi është aplikuar gradualisht në disa aplikacione të reja, të tilla si sensori i fibrave optike, LiDAR, imazhet mjekësore OCT dhe fusha të tjera. Sidomos për disa skenarë që kërkojnë vëllim relativisht të lartë, konsum të energjisë dhe raport të zhdukjes.

4. Modulimi i drejtpërdrejtë me laser mund të modulojë gjithashtu sinjalin optik duke kontrolluar drejtpërdrejt rrymën e paragjykimit të lazerit, siç tregohet në figurën më poshtë, një gjerësi pulsi 3 nanosekonda fitohet përmes modulimit të drejtpërdrejtë. Mund të shihet se në fillim të pulsit ka një kulm, i cili shkaktohet nga relaksimi i bartësit të lazerit. Nëse dëshironi të merrni një puls prej rreth 100 pikosekonda, mund ta përdorni këtë majë. Por zakonisht ne nuk duam ta kemi këtë majë.

Përmblidheni

AOM është i përshtatshëm për daljen e fuqisë optike në disa vat dhe ka një funksion të zhvendosjes së frekuencës. EOM është i shpejtë, por kompleksiteti i makinës është i lartë dhe raporti i zhdukjes është i ulët. SOM (SOA) është zgjidhja optimale për shpejtësinë GHz dhe raportin e lartë të shuarjes, me konsum të ulët të energjisë, miniaturë dhe veçori të tjera. Diodat direkte me lazer janë zgjidhja më e lirë, por kini parasysh ndryshimet në karakteristikat spektrale. Çdo skemë modulimi ka avantazhet dhe disavantazhet e veta, dhe është e rëndësishme të kuptohen me saktësi kërkesat e aplikimit kur zgjedh një skemë, dhe të njiheni me avantazhet dhe disavantazhet e secilës skemë dhe të zgjidhni skemën më të përshtatshme. Për shembull, në sensorin e fibrave të shpërndara, AOM tradicionale është kryesore, por në disa dizajne të reja të sistemeve, përdorimi i skemave SOA po rritet me shpejtësi, në disa skema tradicionale të erës liDAR përdorin AOM me dy faza, dizajni i ri i skemës për të zvogëloni koston, zvogëloni madhësinë dhe përmirësoni raportin e zhdukjes, miratohet skema SOA. Në sistemin e komunikimit, sistemi me shpejtësi të ulët zakonisht miraton skemën e modulimit të drejtpërdrejtë, dhe sistemi me shpejtësi të lartë zakonisht përdor skemën e modulimit elektro-optik.