Преглед четири уобичајена модулатора

Преглед четири уобичајена модулатора

У овом раду су представљене четири методе модулације (промена амплитуде ласера ​​у наносекундном или субнаносекундном временском домену) које се најчешће користе у оптичким ласерским системима. То укључује АОМ (акусто-оптичка модулација), ЕОМ (електро-оптичка модулација), СОМ/СОА(појачање светлости полупроводника такође познато као полупроводничка модулација), идиректна ласерска модулација. Међу њима, АОМ,ЕОМ,СОМ припадају екстерној модулацији, или индиректној модулацији.

1. Акусто-оптички модулатор (АОМ)

Акусто-оптичка модулација је физички процес који користи акусто-оптички ефекат за учитавање информација на оптички носач. Приликом модулације, електрични сигнал (амплитудна модулација) се прво примењује на електроакустични претварач, који претвара електрични сигнал у ултразвучно поље. Када светлосни талас прође кроз акусто-оптички медијум, оптички носач се модулише и постаје талас модулисан интензитетом који носи информације услед акусто-оптичког дејства

2. Електро-оптички модулатор(ЕОМ)

Електрооптички модулатор је модулатор који користи електрооптичке ефекте одређених електрооптичких кристала, као што су кристали литијум ниобата (ЛиНб03), ГаАс кристали (ГаАс) и кристали литијум танталата (ЛиТа03). Електрооптички ефекат је да када се напон примени на електрооптички кристал, индекс преламања електрооптичког кристала ће се променити, што резултира променама у карактеристикама светлосног таласа кристала и модулацијом фазе, реализује се амплитуда, интензитет и поларизационо стање оптичког сигнала.

Слика: Типична конфигурација кола ЕОМ драјвера

3. Полупроводнички оптички модулатор/Полупроводнички оптички појачивач (СОМ/СОА)

Полупроводнички оптички појачавач (СОА) се обично користи за оптичко појачавање сигнала, које има предности чипа, ниске потрошње енергије, подршке за све опсеге итд., и представља будућу алтернативу традиционалним оптичким појачавачима као што је ЕДФА (Појачало са влакнима допираним ербијумом). Полупроводнички оптички модулатор (СОМ) је исти уређај као и полупроводнички оптички појачавач, али начин на који се користи се мало разликује од начина на који се користи са традиционалним СОА појачалом, и индикатори на које се фокусира када се користи као модулатор светлости се мало разликују од оних који се користе као појачало. Када се користи за оптичко појачање сигнала, СОА се обично обезбеђује стабилном погонском струјом како би се осигурало да СОА ради у линеарном региону; Када се користи за модулацију оптичких импулса, он уноси континуиране оптичке сигнале у СОА, користи електричне импулсе да контролише струју СОА погона, а затим контролише СОА излазно стање као појачање/слабљење. Користећи карактеристике СОА појачања и слабљења, овај мод модулације се постепено примењује на неке нове апликације, као што су сензори оптичких влакана, ЛиДАР, ОЦТ медицинско снимање и друга поља. Посебно за неке сценарије који захтевају релативно велику запремину, потрошњу енергије и однос изумирања.

4. Ласерска директна модулација такође може да модулише оптички сигнал директном контролом струје ласера, као што је приказано на слици испод, ширина импулса од 3 наносекунде се добија директном модулацијом. Види се да на почетку пулса постоји шиљак који настаје опуштањем ласерског носача. Ако желите да добијете пулс од око 100 пикосекунди, можете користити овај шиљак. Али обично не желимо да имамо овај скок.

Сум уп

АОМ је погодан за оптичку излазну снагу у неколико вати и има функцију померања фреквенције. ЕОМ је брз, али је сложеност погона висока, а однос изумирања је низак. СОМ (СОА) је оптимално решење за брзину у ГХз и висок однос изумирања, са малом потрошњом енергије, минијатуризацијом и другим карактеристикама. Директне ласерске диоде су најјефтиније решење, али имајте на уму промене спектралних карактеристика. Свака модулациона шема има своје предности и недостатке, и важно је да се приликом избора шеме тачно разумеју захтеви апликације и да се упознају са предностима и недостацима сваке шеме, и да се изабере најпогоднија шема. На пример, у дистрибуираном сензору влакана, традиционални АОМ је главни, али у неким новим дизајном система, употреба СОА шема брзо расте, у неким ветро лиДАР традиционалним шемама се користи двостепени АОМ, нови дизајн шеме да би се смањити трошкове, смањити величину и побољшати однос изумирања, усвојена је СОА шема. У комуникационом систему, систем мале брзине обично усваја директну модулациону шему, а систем велике брзине обично користи електрооптичку модулациону шему.