Төрт кең таралған модуляторға шолу

Төрт кең таралған модуляторға шолу

Бұл мақалада талшықты лазерлік жүйелерде жиі қолданылатын төрт модуляция әдісі (наносекундтық немесе субнаносекундтық уақыт аймағындағы лазер амплитудасын өзгерту) ұсынылады. Оларға AOM (акусто-оптикалық модуляция), EOM (электро-оптикалық модуляция), SOM/ жатады.SOA(жартылай өткізгіш жарық күшейтуі, сондай-ақ жартылай өткізгіш модуляциясы деп те аталады) жәнетікелей лазерлік модуляцияОлардың ішінде AOM,ЭОМ,SOM сыртқы модуляцияға немесе жанама модуляцияға жатады.

1. Акустикалық-оптикалық модулятор (AOM)

Акусто-оптикалық модуляция - ақпаратты оптикалық тасымалдаушыға жүктеу үшін акусто-оптикалық әсерді қолданатын физикалық процесс. Модуляция кезінде электрлік сигнал (амплитудалық модуляция) алдымен электрлік сигналды ультрадыбыстық өріске түрлендіретін электроакустикалық түрлендіргішке беріледі. Жарық толқыны акусто-оптикалық ортадан өткенде, оптикалық тасымалдаушы модуляцияланады және акусто-оптикалық әсерге байланысты ақпаратты тасымалдайтын қарқынды модуляцияланған толқынға айналады.

2. Электроптикалық модулятор(ЭОМ)

Электро-оптикалық модулятор - литий ниобаты кристалдары (LiNb03), GaAs кристалдары (GaAs) және литий танталат кристалдары (LiTa03) сияқты белгілі бір электро-оптикалық кристалдардың электро-оптикалық әсерлерін пайдаланатын модулятор. Электро-оптикалық әсер электро-оптикалық кристалға кернеу қолданылған кезде электро-оптикалық кристалдың сыну көрсеткіші өзгереді, нәтижесінде кристалдың жарық толқынының сипаттамалары өзгереді және оптикалық сигналдың фазалық, амплитудалық, қарқындылық және поляризация күйінің модуляциясы жүзеге асырылады.

Сурет: EOM драйвер тізбегінің типтік конфигурациясы

3. Жартылай өткізгіш оптикалық модулятор/жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш (SOM/SOA)

Жартылай өткізгіш оптикалық күшейткіш (SOA) әдетте оптикалық сигналды күшейту үшін қолданылады, ол чиптің, төмен қуат тұтынудың, барлық диапазондарды қолдаудың және т.б. артықшылықтарына ие және EDFA (...) сияқты дәстүрлі оптикалық күшейткіштерге болашақта балама болып табылады.Эрбиймен легирленген талшықты күшейткіш). Жартылай өткізгіш оптикалық модулятор (ЖОМ) жартылай өткізгіш оптикалық күшейткішпен бірдей құрылғы болып табылады, бірақ оны пайдалану тәсілі дәстүрлі SOA күшейткішімен пайдалану тәсілінен сәл өзгеше, ал жарық модуляторы ретінде пайдаланылған кезде бағытталатын индикаторлар күшейткіш ретінде пайдаланылатын индикаторлардан сәл өзгеше. Оптикалық сигналды күшейту үшін пайдаланылған кезде, SOA-ның сызықтық аймақта жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін әдетте SOA-ға тұрақты қозғаушы тогы беріледі; Оптикалық импульстарды модуляциялау үшін пайдаланылған кезде, ол SOA-ға үздіксіз оптикалық сигналдарды енгізеді, SOA жетек тогын басқару үшін электр импульстарын пайдаланады, содан кейін SOA шығыс күйін күшейту/әлсірету ретінде басқарады. SOA күшейту және әлсірету сипаттамаларын қолдана отырып, бұл модуляция режимі біртіндеп оптикалық талшықты сенсорлау, LiDAR, OCT медициналық бейнелеу және басқа да салалар сияқты кейбір жаңа қолданбаларға қолданыла бастады. Әсіресе салыстырмалы түрде жоғары көлемді, қуат тұтынуды және сөну коэффициентін қажет ететін кейбір сценарийлер үшін.

4. Лазерлік тікелей модуляция лазерлік ығысу тогын тікелей басқару арқылы оптикалық сигналды модуляциялай алады, төмендегі суретте көрсетілгендей, тікелей модуляция арқылы 3 наносекундтық импульс ені алынады. Импульстің басында лазерлік тасымалдаушының босаңсуынан туындайтын күрт секіру бар екенін көруге болады. Егер сіз шамамен 100 пикосекундтық импульс алғыңыз келсе, осы күрт секіруді пайдалана аласыз. Бірақ әдетте біз бұл күрт секіруді қаламаймыз.

Қорытынды

AOM бірнеше ватт оптикалық қуат шығысына жарамды және жиілікті ауыстыру функциясына ие. EOM жылдам, бірақ жетектің күрделілігі жоғары және сөну коэффициенті төмен. SOM (SOA) - ГГц жылдамдығы мен жоғары сөну коэффициенті үшін оңтайлы шешім, қуат тұтынуы төмен, миниатюризация және басқа да ерекшеліктері бар. Тікелей лазерлік диодтар ең арзан шешім болып табылады, бірақ спектрлік сипаттамалардың өзгерістерін ескеру қажет. Әрбір модуляция схемасының өзіндік артықшылықтары мен кемшіліктері бар, және схеманы таңдаған кезде қолдану талаптарын дәл түсіну, әр схеманың артықшылықтары мен кемшіліктерімен таныс болу және ең қолайлы схеманы таңдау маңызды. Мысалы, таратылған талшықты зондтауда дәстүрлі AOM негізгі болып табылады, бірақ кейбір жаңа жүйелік конструкцияларда SOA схемаларын пайдалану тез дамып келеді, кейбір жел liDAR дәстүрлі схемаларында екі сатылы AOM қолданылады, жаңа схема дизайнында шығындарды азайту, өлшемді азайту және сөну коэффициентін жақсарту үшін SOA схемасы қолданылады. Байланыс жүйесінде төмен жылдамдықты жүйе әдетте тікелей модуляция схемасын, ал жоғары жылдамдықты жүйе әдетте электрооптикалық модуляция схемасын пайдаланады.