Gambaran keseluruhan empat modulator biasa

Gambaran keseluruhan empat modulator biasa

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

1. Modulator Akusto-optik (AOM)

Modulasi akusto-optik ialah proses fizikal yang menggunakan kesan akusto-optik untuk memuatkan maklumat ke atas pembawa optik. Semasa memodulasi, isyarat elektrik (modulasi amplitud) mula-mula dikenakan pada transduser elektro-akustik, yang menukarkan isyarat elektrik kepada medan ultrasonik. Apabila gelombang cahaya melalui medium akusto-optik, pembawa optik dimodulasi dan menjadi gelombang termodulasi keamatan yang membawa maklumat disebabkan oleh tindakan akusto-optik.

2. Modulator Elektro-optik(EOM)

Modulator elektro-optik ialah modulator yang menggunakan kesan elektro-optik kristal elektro-optik tertentu, seperti kristal litium niobate (LiNb03), kristal GaAs (GaAs) dan kristal litium tantalat (LiTa03). Kesan elektro-optik ialah apabila voltan dikenakan 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, dsb., dan merupakan alternatif masa depan kepada penguat optik tradisional seperti EDFA (Penguat gentian yang didop erbium). Modulator optik semikonduktor (SOM) adalah peranti yang sama seperti penguat optik semikonduktor, tetapi cara penggunaannya sedikit berbeza daripada cara ia digunakan dengan penguat SOA tradisional, dan penunjuk yang difokuskannya apabila ia digunakan sebagai modulator cahaya sedikit berbeza daripada yang digunakan sebagai penguat. Apabila digunakan untuk penguatan isyarat optik, arus pemacu yang stabil biasanya diberikan kepada SOA untuk memastikan SOA berfungsi dalam 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 output SOA sebagai penguatan/peremalahan. Menggunakan ciri penguatan dan peremalahan SOA, mod modulasi ini telah secara beransur-ansur digunakan pada beberapa aplikasi baharu, seperti penderiaan gentian optik, LiDAR, pengimejan perubatan OCT dan bidang lain. Terutamanya untuk beberapa senario yang memerlukan isipadu, penggunaan kuasa dan nisbah kepupusan yang agak tinggi.

4. Modulasi langsung laser juga boleh memodulasi isyarat optik dengan mengawal arus bias laser secara langsung, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, lebar denyut 3 nanosaat diperoleh melalui modulasi langsung. Dapat dilihat bahawa terdapat lonjakan pada permulaan denyut, yang disebabkan oleh pengenduran pembawa laser. Jika anda ingin mendapatkan denyut kira-kira 100 pikosaat, anda boleh menggunakan lonjakan ini. Tetapi biasanya kita tidak mahu mempunyai lonjakan ini.

Ringkaskan

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