Përmbledhje e katër modulatorëve të zakonshëm

Përmbledhje e katër modulatorëve të zakonshëm

Ky punim prezanton katër metoda modulimi (ndryshimi i amplitudës së lazerit në domenin kohor të nanosekondës ose subnanosekondës) që përdoren më shpesh në sistemet lazer me fibra. Këto përfshijnë AOM (modulim akusto-optik), EOM (modulim elektro-optik), SOM/SOA(amplifikimi i dritës gjysmëpërçuese i njohur edhe si modulim gjysmëpërçues), dhemodulim i drejtpërdrejtë me lazerMidis tyre, AOM,MVZSOM 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 informacion në bartësin optik. Gjatë modulimit, sinjali elektrik (modulimi i amplitudës) aplikohet së pari në transducerin elektro-akustik, i cili e konverton sinjalin elektrik në fushë ultrasonike. Kur vala e dritës kalon nëpër mjedisin akusto-optik, bartësi optik modulohet dhe bëhet një valë e moduluar me intensitet që mbart 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, siç janë kristalet e niobatit të litiumit (LiNb03), kristalet e GaAs (GaAs) dhe kristalet e tantalatit të litiumit (LiTa03). Efekti elektro-optik është se kur tensioni 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 së kristalit, dhe realizohet modulimi i fazës, amplitudës, intensitetit dhe gjendjes së polarizimit të sinjalit optik.

Figura: Konfigurimi tipik i qarkut të drejtuesit të EOM-së

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

Amplifikatori optik gjysmëpërçues (SOA) përdoret zakonisht për amplifikimin e sinjalit optik, i cili ka avantazhet e çipit, konsumit të ulët të energjisë, mbështetjes për të gjitha bandat, etj., dhe është një alternativë e ardhshme ndaj amplifikatorëve optikë tradicionalë si EDFA (Amplifikator me fibra të dopuar me erbium). Një modulator optik gjysmëpërçues (SOM) është e njëjta pajisje si një amplifikator optik gjysmëpërçues, por mënyra se si përdoret është paksa e ndryshme nga mënyra se si përdoret me një amplifikator tradicional SOA, dhe treguesit në të cilët përqendrohet kur përdoret si modulator drite janë paksa të ndryshëm nga ata që përdoren si amplifikator. Kur përdoret për amplifikim të sinjalit optik, zakonisht i sigurohet SOA-s një rrymë e qëndrueshme drejtimi për të siguruar që SOA të funksionojë në rajonin linear; Kur përdoret për të moduluar impulset optike, ajo fut sinjale optike të vazhdueshme në SOA, përdor impulse elektrike për të kontrolluar rrymën e drejtimit të SOA-s dhe më pas kontrollon gjendjen e daljes së SOA-s si amplifikim/dobësim. Duke përdorur karakteristikat e amplifikimit dhe dobësimit të SOA-s, kjo mënyrë modulimi është aplikuar gradualisht në disa aplikime të reja, të tilla si ndjeshmëria me fibra optike, LiDAR, imazheria mjekësore OCT dhe fusha të tjera. Sidomos për disa skenarë që kërkojnë vëllim relativisht të lartë, konsum energjie dhe raport shuarjeje.

4. Modulimi direkt me lazer mund të modulojë gjithashtu sinjalin optik duke kontrolluar drejtpërdrejt rrymën e polarizimit të lazerit, siç tregohet në figurën më poshtë, një gjerësi pulsi prej 3 nanosekondash merret përmes modulimit direkt. Mund të shihet se ka një majë në fillim të pulsit, e cila shkaktohet nga relaksimi i bartësit të lazerit. Nëse dëshironi të merrni një puls prej rreth 100 pikosekondash, mund ta përdorni këtë majë. Por zakonisht nuk duam ta kemi këtë majë.

Përmbledh

AOM është i përshtatshëm për prodhimin e fuqisë optike në disa vat dhe ka një funksion zhvendosjeje frekuence. EOM është i shpejtë, por kompleksiteti i drejtimit është i lartë dhe raporti i zhdukjes është i ulët. SOM (SOA) është zgjidhja optimale për shpejtësinë GHz dhe raportin e lartë të zhdukjes, me konsum të ulët të energjisë, miniaturizim dhe karakteristika të tjera. Diodat lazer direkte janë zgjidhja më e lirë, por kini kujdes me ndryshimet në karakteristikat spektrale. Çdo skemë modulimi ka avantazhet dhe disavantazhet e veta, dhe është e rëndësishme të kuptoni me saktësi kërkesat e aplikimit kur zgjidhni një skemë, dhe të njiheni me avantazhet dhe disavantazhet e secilës skemë, dhe të zgjidhni skemën më të përshtatshme. Për shembull, në sensorin e shpërndarë me fibra, AOM tradicionale është kryesore, por në disa dizajne të reja sistemesh, përdorimi i skemave SOA po rritet me shpejtësi, në disa skema tradicionale liDAR të erës përdorin AOM me dy faza, dizajni i ri i skemës për të ulur koston, për të zvogëluar madhësinë dhe për të përmirësuar raportin e zhdukjes, është miratuar skema SOA. Në sistemin e komunikimit, sistemi me shpejtësi të ulët zakonisht miraton skemën e modulimit direkt, dhe sistemi me shpejtësi të lartë zakonisht përdor skemën e modulimit elektro-optik.