Visió general de quatre moduladors comuns

Visió general de quatre moduladors comuns

Aquest article presenta quatre mètodes de modulació (canviant l'amplitud del làser en el domini del temps del nanosegon o del subnanosegon) que s'utilitzen més habitualment en els sistemes làser de fibra. Aquests inclouen AOM (modulació acousto-òptica), EOM (modulació electro-òptica), SOM/SOA(amplificació de llum de semiconductors també coneguda com a modulació de semiconductors) imodulació làser directa. Entre ells, AOM,EOM,SOM pertanyen a la modulació externa o indirecta.

1. Modulador acústico-òptic (AOM)

La modulació acústo-òptica és un procés físic que utilitza l'efecte acústo-òptic per carregar informació al portador òptic. Quan es modula, el senyal elèctric (modulació d'amplitud) s'aplica primer al transductor electroacústic, que converteix el senyal elèctric en camp ultrasònic. Quan l'ona de llum travessa el medi acústo-òptic, el portador òptic es modula i es converteix en una ona modulada en intensitat que porta informació a causa de l'acció acústo-òptica.

2. Modulador electro-òptic(EOM)

Un modulador electro-òptic és un modulador que utilitza els efectes electro-òptics de certs cristalls electro-òptics, com ara els cristalls de niobat de liti (LiNb03), els cristalls de GaAs (GaAs) i els cristalls de tantalat de liti (LiTa03). L'efecte electro-òptic és que quan s'aplica la tensió al cristall electro-òptic, l'índex de refracció del cristall electro-òptic canviarà, donant lloc a canvis en les característiques de l'ona de llum del cristall i la modulació de la fase, es realitza l'amplitud, la intensitat i l'estat de polarització del senyal òptic.

Figura: Configuració típica del circuit del controlador EOM

3. Modulador òptic semiconductor/amplificador òptic de semiconductors (SOM/SOA)

L'amplificador òptic de semiconductors (SOA) s'utilitza normalment per a l'amplificació del senyal òptic, que té els avantatges de xip, baix consum d'energia, suport per a totes les bandes, etc., i és una alternativa futura als amplificadors òptics tradicionals com EDFA (Amplificador de fibra dopada amb erbi). Un modulador òptic de semiconductor (SOM) és el mateix dispositiu que un amplificador òptic de semiconductor, però la forma en què s'utilitza és lleugerament diferent de la forma en què s'utilitza amb un amplificador SOA tradicional i els indicadors en què se centra quan s'utilitza com a els moduladors de llum són lleugerament diferents dels utilitzats com a amplificador. Quan s'utilitza per a l'amplificació del senyal òptic, normalment es proporciona un corrent de conducció estable al SOA per garantir que el SOA funcioni a la regió lineal; Quan s'utilitza per modular polsos òptics, introdueix senyals òptics continus a la SOA, utilitza polsos elèctrics per controlar el corrent de la unitat SOA i després controla l'estat de sortida SOA com a amplificació/atenuació. Utilitzant les característiques d'amplificació i atenuació SOA, aquest mode de modulació s'ha aplicat gradualment a algunes aplicacions noves, com ara la detecció de fibra òptica, LiDAR, imatge mèdica OCT i altres camps. Especialment per a alguns escenaris que requereixen un volum relativament elevat, un consum d'energia i una relació d'extinció.

4. La modulació directa làser també pot modular el senyal òptic controlant directament el corrent de polarització làser, com es mostra a la figura següent, s'obté una amplada de pols de 3 nanosegons mitjançant la modulació directa. Es pot veure que hi ha un pic al començament del pols, que es produeix per la relaxació del portador làser. Si voleu obtenir un pols d'uns 100 picosegons, podeu utilitzar aquest pic. Però normalment no volem tenir aquest pic.

Resumeix

AOM és adequat per a la sortida de potència òptica en uns pocs watts i té una funció de canvi de freqüència. L'EOM és ràpid, però la complexitat de la unitat és alta i la relació d'extinció és baixa. SOM (SOA) és la solució òptima per a la velocitat de GHz i una alta relació d'extinció, amb baix consum d'energia, miniaturització i altres característiques. Els díodes làser directes són la solució més barata, però tingueu en compte els canvis en les característiques espectrals. Cada esquema de modulació té els seus propis avantatges i desavantatges, i és important entendre amb precisió els requisits de l'aplicació en triar un esquema, familiaritzar-se amb els avantatges i desavantatges de cada esquema i triar l'esquema més adequat. Per exemple, en la detecció de fibra distribuïda, l'AOM tradicional és el principal, però en alguns dissenys de sistemes nous, l'ús d'esquemes SOA està creixent ràpidament, en alguns esquemes tradicionals liDAR de vent utilitzen AOM de dues etapes, el nou disseny d'esquemes per tal de reduir el cost, reduir la mida i millorar la relació d'extinció, s'adopta l'esquema SOA. En el sistema de comunicació, el sistema de baixa velocitat sol adoptar l'esquema de modulació directa, i el sistema d'alta velocitat sol utilitzar l'esquema de modulació electro-òptica.