Gambaran keseluruhan empat modulator biasa

Gambaran keseluruhan empat modulator biasa

Kertas kerja ini memperkenalkan empat kaedah modulasi (menukar amplitud laser dalam domain masa nanosaat atau subnanosaat) yang paling biasa digunakan dalam sistem laser gentian. Ini termasuk AOM (modulasi acousto-optik), EOM (modulasi elektro-optik), SOM/SOA(penguatan cahaya semikonduktor juga dikenali sebagai modulasi semikonduktor), danmodulasi laser langsung. Antaranya, AOM,EOM,SOM tergolong dalam modulasi luaran, atau modulasi tidak langsung.

1. Modulator Acousto-optik (AOM)

Modulasi acousto-optik ialah proses fizikal yang menggunakan kesan acousto-optik untuk memuatkan maklumat ke pembawa optik. Apabila memodulasi, isyarat elektrik (pemodulatan amplitud) mula-mula digunakan pada transduser elektro-akustik, yang menukar isyarat elektrik kepada medan ultrasonik. Apabila gelombang cahaya melalui medium acousto-optik, pembawa optik dimodulasi dan menjadi gelombang termodulat intensiti yang membawa maklumat disebabkan oleh tindakan acousto-optik.

2. Modulator elektro-optik(EOM)

Modulator elektro-optik ialah modulator yang menggunakan kesan elektro-optik bagi kristal elektro-optik tertentu, seperti kristal litium niobate (LiNb03), kristal GaAs (GaAs) dan kristal litium tantalat (LiTa03). Kesan elektro-optik ialah apabila voltan digunakan pada kristal elektro-optik, indeks biasan kristal elektro-optik akan berubah, mengakibatkan perubahan dalam ciri gelombang cahaya kristal, dan modulasi fasa, amplitud, keamatan dan keadaan polarisasi isyarat optik direalisasikan.

Rajah: Konfigurasi tipikal litar pemacu EOM

3. Modulator Optik Semikonduktor/Penguat optik Semikonduktor (SOM/SOA)

Penguat optik semikonduktor (SOA) biasanya digunakan untuk penguatan isyarat optik, yang mempunyai kelebihan cip, penggunaan kuasa yang rendah, sokongan untuk semua jalur, dll., dan merupakan alternatif masa depan kepada penguat optik tradisional seperti EDFA (Penguat gentian dop erbium). Modulator optik semikonduktor (SOM) ialah peranti yang sama seperti penguat optik semikonduktor, tetapi cara ia digunakan berbeza sedikit daripada cara ia digunakan dengan penguat SOA tradisional, dan penunjuk yang difokuskan apabila ia digunakan sebagai modulator cahaya sedikit berbeza daripada yang digunakan sebagai penguat. Apabila digunakan untuk penguatan isyarat optik, arus pemanduan yang stabil biasanya diberikan kepada SOA untuk memastikan SOA berfungsi di kawasan linear; Apabila ia digunakan untuk memodulasi denyutan optik, ia memasukkan isyarat optik berterusan kepada SOA, menggunakan denyutan elektrik untuk mengawal arus pemacu SOA, dan kemudian mengawal keadaan keluaran SOA sebagai penguatan/pelemahan. Menggunakan ciri penguatan dan pengecilan SOA, mod modulasi ini telah digunakan secara beransur-ansur pada beberapa aplikasi baharu, seperti penderiaan gentian optik, LiDAR, pengimejan perubatan OCT dan bidang lain. Terutama untuk beberapa senario yang memerlukan volum yang agak tinggi, penggunaan kuasa dan nisbah kepupusan.

4. Modulasi langsung laser juga boleh memodulasi isyarat optik dengan mengawal arus pincang laser secara langsung, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, lebar nadi 3 nanosaat diperoleh melalui modulasi langsung. Ia boleh dilihat bahawa terdapat lonjakan pada permulaan nadi, yang dibawa oleh kelonggaran pembawa laser. Jika anda ingin mendapatkan denyutan lebih kurang 100 picosaat, anda boleh menggunakan spike ini. Tetapi biasanya kita tidak mahu mempunyai spike ini.

ringkaskan

AOM sesuai untuk output kuasa optik dalam beberapa watt dan mempunyai fungsi anjakan frekuensi. EOM adalah pantas, tetapi kerumitan pemacu adalah tinggi dan nisbah kepupusan adalah rendah. SOM (SOA) ialah penyelesaian optimum untuk kelajuan GHz dan nisbah kepupusan yang tinggi, dengan penggunaan kuasa yang rendah, pengecilan dan ciri lain. Diod laser langsung adalah penyelesaian yang paling murah, tetapi perhatikan perubahan dalam ciri spektrum. Setiap skim modulasi mempunyai kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan adalah penting untuk memahami dengan tepat keperluan aplikasi apabila memilih skim, dan membiasakan diri dengan kelebihan dan kekurangan setiap skim, dan memilih skema yang paling sesuai. Sebagai contoh, dalam penderiaan gentian teragih, AOM tradisional adalah yang utama, tetapi dalam beberapa reka bentuk sistem baharu, penggunaan skim SOA berkembang pesat, dalam sesetengah skim tradisional liDAR angin menggunakan AOM dua peringkat, reka bentuk skema baharu untuk mengurangkan kos, mengurangkan saiz, dan meningkatkan nisbah kepupusan, skim SOA diterima pakai. Dalam sistem komunikasi, sistem kelajuan rendah biasanya menggunakan skim modulasi langsung, dan sistem kelajuan tinggi biasanya menggunakan skim modulasi elektro-optik.