Přehled čtyř běžných modulátorů

Přehled čtyř běžných modulátorů

Tento článek představuje čtyři modulační metody (změna laserové amplitudy v nanosekundové nebo subnanosekundové časové doméně), které se nejčastěji používají v laserových systémech vláken. Patří sem AOM (Acousto-Optic Modulation), EOM (elektrooptická modulace), SOM/SOA(polovodičové zesílení světla známé také jako polovodičová modulace) aPřímá laserová modulace. Mezi nimi, Aom,Eom, SOM patří k vnější modulaci nebo nepřímé modulaci.

1. modulátor acousto-optic (AOM)

Acousto-Optic modulace je fyzický proces, který používá akusto-optický efekt k načtení informací na optický nosič. Při modulaci je elektrický signál (amplitudová modulace) nejprve aplikován na elektroakustický převodník, který převádí elektrický signál do ultrazvukového pole. Když lehká vlna prochází acousto-optickým médiem, optický nosič je modulován a stává se informací o intenzitě vln

2. Elektrooptický modulátor(EOM)

Elektrooptický modulátor je modulátor, který využívá elektrooptické účinky některých elektrooptických krystalů, jako jsou krystaly lithia niobát (LINB03), krystaly GaAS (GaAs) a lithium tantalátového krystalů (LITA03). Elektrooptický účinek je, že když je napětí aplikováno na elektrooptický krystal, změní se index refrakčního indexu elektrooptického krystalu, což má za následek změny v charakteristikách světelné vlny krystalu a modulaci fáze, amplitudy, intenzity a polarizace se realizuje.

Obrázek: Typická konfigurace obvodu ovladače EOM

3. polovodičový optický modulátor/polovodičový optický zesilovač (SOM/SOA)

Polovodičový optický zesilovač (SOA) se obvykle používá pro amplifikaci optického signálu, který má výhody čipu, nízkou spotřebu energie, podporu pro všechny pásy atd., A je budoucí alternativou k tradičním optickým zesilovačem, jako je EDFA (Zesilovač vlákna dotovaného erbiem). Polovodičový optický modulátor (SOM) je stejný zařízení jako polovodičový optický zesilovač, ale způsob, jakým se používá, se mírně liší od způsobu, jakým se používá s tradičním zesilovačem SOA, a indikátory, na které se zaměřuje, když se používá jako modulátor světla, se mírně liší od ukazatelů, které se používá jako zesilovač. Při použití pro optický zesílení signálu je obvykle poskytován stabilní hnací proud SOA, aby se zajistilo, že SOA pracuje v lineární oblasti; Když se používá k modulaci optických impulsů, zadává kontinuální optické signály do SOA, používá elektrické impulzy k řízení proudu pohonu SOA a poté ovládá výstupní stav SOA jako zesílení/útlum. Pomocí charakteristik zesílení a útlumu SOA byl tento modulační režim postupně aplikován na některé nové aplikace, jako je snímání optických vláken, LIDAR, OCT lékařské zobrazování a další pole. Zejména pro některé scénáře, které vyžadují relativně vysoký objem, spotřebu energie a vyhynutí.

4. Laserová přímá modulace může také modulovat optický signál přímo kontrolou proudu laserového zkreslení, jak je znázorněno na obrázku níže, šířka 3 nanosekundového pulsu se získá pomocí přímé modulace. Je vidět, že na začátku pulsu je hrot, který je způsoben relaxací laserového nosiče. Pokud chcete získat puls asi 100 pikosekund, můžete použít tento hrot. Ale obvykle nechceme mít tento hrot.

Shrnout

AOM je vhodný pro optický výkon v několika wattech a má funkci frekvenčního posunu. EOM je rychlá, ale složitost pohonu je vysoká a poměr vyhynutí je nízký. SOM (SOA) je optimální řešení rychlosti GHz a vysoký vyhynutí, s nízkou spotřebou energie, miniaturizací a dalšími funkcemi. Přímé laserové diody jsou nejlevnějším řešením, ale uvědomte si změny spektrálních charakteristik. Každý systém modulace má své vlastní výhody a nevýhody a je důležité přesně porozumět požadavkům na aplikaci při výběru schématu a být obeznámen s výhodami a nevýhodami každého schématu a zvolit nejvhodnější schéma. Například v distribuovaném snímání vláken je tradiční AOM hlavní, ale v některých nových systémových návrzích roste používání SOA schémat rychle, v některých tradičních schématech Lidar se v některých větrných lidar používá dvoustupňové AOM, nový návrh schématu za účelem snížení nákladů, snižování velikosti a zlepšení poměru rozniknutí, přijímá se schéma SOA. V komunikačním systému systém nízké rychlosti obvykle přijímá schéma přímé modulace a vysokorychlostní systém obvykle používá schéma elektrooptické modulace.