Przegląd czterech popularnych modulatorów

Przegląd czterech popularnych modulatorów

W niniejszym dokumencie wprowadzono cztery metody modulacji (zmiana amplitudy laserowej w dziedzinie nanosekundowej lub subnanosekundowej), które są najczęściej stosowane w systemach laserowych światłowodowych. Należą do nich AOM (modulacja akustyczna), EOM (modulacja elektrooptyczna), SOM/SOA(wzmocnienie światła półprzewodnika znane również jako modulacja półprzewodników) iBezpośrednia modulacja lasera. Wśród nich, aom,Eom, SOM należy do modulacji zewnętrznej lub modulacji pośredniej.

1. Modulator akustyczny (AOM)

Modulacja akustyczno-optyczna jest procesem fizycznym, który wykorzystuje efekt akustyczno-optyczny do ładowania informacji na nośnik optyczny. Podczas modulowania sygnał elektryczny (modulacja amplitudy) jest najpierw przyłożona do przetwornika elektroakustycznego, który przekształca sygnał elektryczny w pole ultradźwiękowe. Gdy fala światła przechodzi przez ośrodek akustyczny, nośnik optyczny jest modulowany i staje się modulacją intensywności informacji o przenoszeniu fali ze względu na działanie akustyczno-optyczne

2. Modulator elektrooptyczny(EOM)

Modulator elektrooptyczny jest modulatorem, który wykorzystuje elektrooptyczne działanie niektórych kryształów elektrooptycznych, takich jak kryształy litowe niobate (LINB03), kryształy GAAS (GAAS) i kryształy litowe tantalanu (Lita03). Efekt elektrooptyczny polega na tym, że gdy napięcie zostanie przyłożone do kryształu elektrooptycznego, współczynnik załamania światła elektrooptycznych kryształu ulegnie zmianie, powodując zmiany charakterystyki fali światła kryształu i modulacja fazy, amplitudy, intensywności i polaryzacji sygnału optycznego.

Rysunek: Typowa konfiguracja obwodu sterownika EOM

3. Półprzewodnikowy modulator optyczny/półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny (SOM/SOA)

Półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny (SOA) jest zwykle stosowany do wzmocnienia sygnału optycznego, który ma zalety Chip, niskie zużycie energii, wsparcie dla wszystkich pasm itp., I jest przyszłą alternatywą dla tradycyjnych wzmacniaczy optycznych, takich jak EDFA (EDFA (Wzmacniacz włókien domieszkowanych ERB). Modulator optyczny półprzewodnikowy (SOM) jest tym samym urządzeniem co półprzewodnikowy wzmacniacz optyczny, ale sposób, w jaki jest używany, jest nieco inny od sposobu, w jaki jest używany z tradycyjnym wzmacniaczem SOA, a wskaźniki, na których się koncentruje, gdy jest używany jako modulator światła, są nieco inne niż te stosowane jako wzmacniacz. W przypadku wzmocnienia sygnału optycznego stabilny prąd napędzający jest zwykle dostarczany do SOA, aby zapewnić, że SOA działa w regionie liniowym; Gdy jest używany do modulowania impulsów optycznych, wprowadza ciągłe sygnały optyczne do SOA, wykorzystuje impulsy elektryczne do kontrolowania prądu napędu SOA, a następnie kontrolowania stanu wyjściowego SOA jako wzmocnienia/tłumienia. Korzystając z charakterystyk wzmocnienia i tłumienia SOA, ten tryb modulacji był stopniowo stosowany do niektórych nowych zastosowań, takich jak wykrywanie światłowodu, Lidar, OCT Medical Imaging i inne dziedziny. Zwłaszcza w niektórych scenariuszach, które wymagają stosunkowo dużej ilości, zużycia energii i współczynnika ekstynkcji.

4. Bezpośrednia modulacja laserowa może również modulować sygnał optyczny poprzez bezpośrednio kontrolowanie prądu stronniczości laserowej, jak pokazano na poniższym rysunku, szerokość impulsu 3 nanosekundowego uzyskuje się poprzez bezpośrednią modulację. Można zauważyć, że na początku pulsu jest skok, który jest spowodowany rozluźnieniem nośnika laserowego. Jeśli chcesz uzyskać puls około 100 pikosekund, możesz użyć tego kolca. Ale zwykle nie chcemy mieć tego kolca.

Zsumować

AOM nadaje się do mocy wyjściowej optycznej w kilku watach i ma funkcję przesunięcia częstotliwości. EOM jest szybki, ale złożoność napędu jest wysoka, a współczynnik ekstynkcji jest niski. SOM (SOA) jest optymalnym rozwiązaniem dla prędkości GHz i wysokiego współczynnika ekstynkcji, o niskim zużyciu energii, miniaturyzacji i innych cech. Bezpośrednie diody laserowe są najtańszym rozwiązaniem, ale pamiętaj o zmianach cech widmowych. Każdy schemat modulacji ma własne zalety i wady i ważne jest, aby dokładnie zrozumieć wymagania dotyczące aplikacji przy wyborze programu oraz zapoznać się z zaletami i wadami każdego programu oraz wybrać najbardziej odpowiedni program. Na przykład, w rozproszonym wykrywaniu światłowodów, tradycyjny AOM jest głównym, ale w niektórych nowych projektach systemów zastosowanie schematów SOA gwałtownie rośnie, w niektórych tradycyjnych schematach SOA jest przyjęta w niektórych tradycyjnych schematach. W systemie komunikacyjnym system o niskiej prędkości zwykle przyjmuje schemat modulacji bezpośredniej, a system wysokiej prędkości zwykle wykorzystuje schemat modulacji elektrooptycznych.