Преглед на четири общи модулатора

Преглед на четири общи модулатора

Тази статия въвежда четири метода на модулация (промяна на амплитудата на лазера в наносекунда или субнаносекундна времева област), които най-често се използват във влакнести лазерни системи. Те включват AOM (акустооптична модулация), EOM (електрооптична модулация), SOM/SOA(усилване на полупроводникова светлина, известно още като полупроводникова модулация) идиректна лазерна модулация. Сред тях AOM,EOM,SOM принадлежат към външна модулация или индиректна модулация.

1. Акустооптичен модулатор (AOM)

Акустооптичната модулация е физически процес, който използва акустооптичен ефект за зареждане на информация върху оптичен носител. При модулиране електрическият сигнал (амплитудна модулация) първо се прилага към електроакустичния преобразувател, който преобразува електрическия сигнал в ултразвуково поле. Когато светлинната вълна преминава през акустооптична среда, оптичният носител се модулира и се превръща в вълна с модулирана интензивност, носеща информация поради акустооптичното действие

2. Електрооптичен модулатор(EOM)

Електрооптичният модулатор е модулатор, който използва електрооптическите ефекти на определени електрооптични кристали, като кристали литиев ниобат (LiNb03), кристали GaAs (GaAs) и кристали литиев танталат (LiTa03). Електрооптичният ефект е, че когато напрежението се приложи към електрооптичния кристал, индексът на пречупване на електрооптичния кристал ще се промени, което води до промени в характеристиките на светлинната вълна на кристала и модулацията на фазата, амплитуда, интензитет и състояние на поляризация на оптичния сигнал.

Фигура: Типична конфигурация на драйверна верига на EOM

3. Полупроводников оптичен модулатор/полупроводников оптичен усилвател (SOM/SOA)

Полупроводниковият оптичен усилвател (SOA) обикновено се използва за усилване на оптичен сигнал, който има предимствата на чип, ниска консумация на енергия, поддръжка за всички ленти и т.н. и е бъдеща алтернатива на традиционните оптични усилватели като EDFA (Ербиев влакнен усилвател). Полупроводниковият оптичен модулатор (SOM) е същото устройство като полупроводниковия оптичен усилвател, но начинът, по който се използва, е малко по-различен от начина, по който се използва с традиционен SOA усилвател, и индикаторите, върху които се фокусира, когато се използва като светлинен модулатор са малко по-различни от тези, използвани като усилвател. Когато се използва за усилване на оптичен сигнал, стабилен управляващ ток обикновено се предоставя на SOA, за да се гарантира, че SOA работи в линейната област; Когато се използва за модулиране на оптични импулси, той въвежда непрекъснати оптични сигнали към SOA, използва електрически импулси за управление на тока на задвижване на SOA и след това контролира изходното състояние на SOA като усилване/затихване. Използвайки характеристиките на усилване и затихване на SOA, този режим на модулация постепенно се прилага към някои нови приложения, като наблюдение на оптични влакна, LiDAR, OCT медицински изображения и други области. Особено за някои сценарии, които изискват относително голям обем, консумация на енергия и коефициент на изчезване.

4. Лазерната директна модулация може също така да модулира оптичния сигнал чрез директно контролиране на тока на лазерно отклонение, както е показано на фигурата по-долу, ширина на импулса от 3 наносекунди се получава чрез директна модулация. Вижда се, че в началото на импулса има пик, който се получава от отпускането на лазерния носител. Ако искате да получите импулс от около 100 пикосекунди, можете да използвате този пик. Но обикновено не искаме да имаме този скок.

Обобщете

AOM е подходящ за изходна оптична мощност в няколко вата и има функция за изместване на честотата. EOM е бърз, но сложността на задвижването е висока и коефициентът на изчезване е нисък. SOM (SOA) е оптималното решение за GHz скорост и висок коефициент на изчезване, с ниска консумация на енергия, миниатюризация и други функции. Директните лазерни диоди са най-евтиното решение, но имайте предвид промените в спектралните характеристики. Всяка модулационна схема има своите предимства и недостатъци и е важно да разберете точно изискванията на приложението при избора на схема и да сте запознати с предимствата и недостатъците на всяка схема и да изберете най-подходящата схема. Например, при разпределено отчитане на влакна, традиционният AOM е основният, но в някои нови дизайни на системи, използването на SOA схеми нараства бързо, в някои вятърни liDAR традиционните схеми използват двустепенен AOM, новият дизайн на схемата, за да намаляване на разходите, намаляване на размера и подобряване на коефициента на изчезване, SOA схемата е приета. В комуникационната система нискоскоростната система обикновено приема схемата за директна модулация, а високоскоростната система обикновено използва схемата за електрооптична модулация.