Visió general de quatre moduladors comuns

Visió general de quatre moduladors comuns

Aquest treball introdueix quatre mètodes de modulació (canviant l'amplitud làser en el domini del temps nanosegon o subnanosegon) que s'utilitzen més freqüentment en sistemes làser de fibra. Aquests inclouen AOM (modulació acousto-òptica), EOM (modulació electro-òptica), SOM/Soa(Amplificació de la llum de semiconductors també coneguda com a modulació de semiconductors) iModulació làser directa. Entre ells, aom,Eom, SOM pertany a la modulació externa o a la modulació indirecta.

1. Modulador acústo-òptic (AOM)

La modulació acousto-òptica és un procés físic que utilitza efecte acousto-òptic per carregar informació al portador òptic. Quan es modula, el senyal elèctric (modulació d'amplitud) s'aplica per primera vegada al transductor electroacústic, que converteix el senyal elèctric en camp ultrasònic. Quan l’ona de llum passa pel medi acousto-òptic, el portador òptic es modula i es converteix en una onada modulada d’intensitat informació a causa de l’acció acústica-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 cristalls de niobat de liti (LINB03), cristalls GAAS (GAAs) i cristalls de tàntala de liti (LITA03). L’efecte electro-òptic és que quan la tensió s’aplica al cristall electro-òptic, l’índex de refracció del cristall electroòptic canviarà, donant lloc a canvis en les característiques de l’ona de llum del cristall i es realitza la modulació de la fase, l’amplitud, la intensitat i l’estat de polarització del senyal òptic.

Figura: Configuració típica del circuit del controlador EOM

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

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

4. La modulació directa del làser també pot modular el senyal òptic controlant directament el corrent de biaix làser, tal 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 una pujada 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 Spike. Però normalment no volem tenir aquesta pujada.

Suma

AOM és adequat per a la sortida de potència òptica en pocs watts i té una funció de desplaçament de freqüència. L’EOM és ràpid, però la complexitat de l’accionament és alta i la proporció d’extinció és baixa. SOM (SOA) és la solució òptima per a la velocitat de GHz i la proporció d’extinció elevada, amb un baix consum d’energia, miniaturització i altres funcions. 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 comprendre amb precisió els requisits de l’aplicació a l’hora d’escollir un esquema i estar familiaritzat amb els avantatges i desavantatges de cada esquema i triar l’esquema més adequat. Per exemple, en la detecció de fibra distribuïda, el AOM tradicional és el principal, però en alguns nous dissenys de sistemes, l’ús d’esquemes SOA creix ràpidament, en alguns esquemes tradicionals de Wind LiDAR utilitzen AOM en dues etapes, el nou disseny d’esquema per tal de reduir el cost, reduir la mida i millorar la proporció d’extinció, s’adopta l’esquema SOA. Al 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.