Oversikt over fire vanlige modulatorer

Oversikt over fire vanlige modulatorer

Denne artikkelen introduserer fire modulasjonsmetoder (endre laseramplituden i nanosekund- eller subnanosekundtidsdomenet) som er mest brukt i fiberlasersystemer. Disse inkluderer AOM (akusto-optisk modulasjon), EOM (elektro-optisk modulasjon), SOM/SOA(halvlederlysforsterkning også kjent som halvledermodulasjon), ogdirekte lasermodulasjon. Blant dem, AOM,EOM,SOM tilhører ekstern modulasjon, eller indirekte modulasjon.

1. Akusto-optisk modulator (AOM)

Akusto-optisk modulering er en fysisk prosess som bruker akusto-optisk effekt for å laste informasjon til optisk bærer. Ved modulering blir det elektriske signalet (amplitudemodulasjon) først tilført den elektroakustiske transduseren, som konverterer det elektriske signalet til ultralydfelt. Når lysbølgen passerer gjennom det akusto-optiske mediet, moduleres den optiske bæreren og blir en intensitetsmodulert bølge som bærer informasjon på grunn av den akusto-optiske handlingen

2. Elektro-optisk modulator(EOM)

En elektro-optisk modulator er en modulator som utnytter de elektro-optiske effektene av visse elektro-optiske krystaller, slik som litiumniobatkrystaller (LiNb03), GaAs-krystaller (GaAs) og litiumtantalatkrystaller (LiTa03). Den elektro-optiske effekten er at når spenningen påføres den elektro-optiske krystallen, vil brytningsindeksen til den elektro-optiske krystallen endre seg, noe som resulterer i endringer i lysbølgekarakteristikkene til krystallen, og moduleringen av fasen, amplitude, intensitet og polarisasjonstilstand for det optiske signalet realiseres.

Figur: Typisk konfigurasjon av EOM-driverkrets

3. Halvleder optisk modulator/halvleder optisk forsterker (SOM/SOA)

Halvleder optisk forsterker (SOA) brukes vanligvis til optisk signalforsterkning, som har fordelene med brikke, lavt strømforbruk, støtte for alle bånd osv., og er et fremtidig alternativ til tradisjonelle optiske forsterkere som EDFA (Erbium-dopet fiberforsterker). En optisk halvledermodulator (SOM) er den samme enheten som en optisk halvlederforsterker, men måten den brukes på er litt forskjellig fra måten den brukes med en tradisjonell SOA-forsterker, og indikatorene den fokuserer på når den brukes som en lysmodulatorer er litt forskjellige fra de som brukes som forsterker. Når det brukes til optisk signalforsterkning, tilføres vanligvis en stabil drivstrøm til SOA for å sikre at SOA fungerer i det lineære området; Når den brukes til å modulere optiske pulser, sender den kontinuerlige optiske signaler til SOA, bruker elektriske pulser for å kontrollere SOA-drivstrømmen, og kontrollerer deretter SOA-utgangstilstanden som forsterkning/dempning. Ved å bruke SOA-forsterknings- og dempningskarakteristikkene, har denne modulasjonsmodusen gradvis blitt brukt på noen nye applikasjoner, for eksempel optisk fibersensor, LiDAR, OCT medisinsk bildebehandling og andre felt. Spesielt for enkelte scenarier som krever relativt høyt volum, strømforbruk og slukkingsforhold.

4. Laserdirektemodulasjon kan også modulere det optiske signalet ved direkte å kontrollere laserforspenningsstrømmen, som vist i figuren under, en 3 nanosekunders pulsbredde oppnås gjennom direkte modulering. Det kan sees at det er en pigg i begynnelsen av pulsen, som er forårsaket av avslapning av laserbæreren. Hvis du ønsker å få en puls på ca. 100 picosekunder, kan du bruke denne piggen. Men vanligvis vil vi ikke ha denne piggen.

Oppsummer

AOM er egnet for optisk effekt på noen få watt og har en frekvensskiftefunksjon. EOM er rask, men stasjonens kompleksitet er høy og ekstinksjonsforholdet er lavt. SOM (SOA) er den optimale løsningen for GHz-hastighet og høyt utslokkingsforhold, med lavt strømforbruk, miniatyrisering og andre funksjoner. Direkte laserdioder er den billigste løsningen, men vær oppmerksom på endringer i spektrale egenskaper. Hvert modulasjonsskjema har sine egne fordeler og ulemper, og det er viktig å nøyaktig forstå applikasjonskravene når du velger en ordning, og være kjent med fordeler og ulemper ved hver ordning, og velge den mest passende ordningen. For eksempel, i distribuert fibersensor, er den tradisjonelle AOM den viktigste, men i noen nye systemdesign vokser bruken av SOA-ordninger raskt, i noen vind bruker liDAR tradisjonelle ordninger to-trinns AOM, den nye ordningsdesignen for å redusere kostnadene, redusere størrelsen og forbedre ekstinksjonsforholdet, vedtas SOA-ordningen. I kommunikasjonssystemet bruker lavhastighetssystemet vanligvis det direkte modulasjonsskjemaet, og høyhastighetssystemet bruker vanligvis det elektro-optiske modulasjonsskjemaet.