Pangkalahatang-ideya ng apat na karaniwang modulator
Ang papel na ito ay nagpapakilala ng apat na pamamaraan ng modulasyon (pagbabago ng laser amplitude sa nanosecond o subnanosecond time domain) na kadalasang ginagamit sa fiber laser system. Kabilang dito ang AOM (acousto-optic modulation), EOM (electro-optic modulation), SOM/SOA(semiconductor light amplification na kilala rin bilang semiconductor modulation), atdirektang modulasyon ng laser. Kabilang sa kanila, AOM,EOMAng ,SOM ay nabibilang sa panlabas na modulasyon, o hindi direktang modulasyon.
1. Acousto-optic Modulator (AOM)
Ang acousto-optic modulation ay isang pisikal na proseso na gumagamit ng acousto-optic effect upang mag-load ng impormasyon sa optical carrier. Kapag modulate, ang electrical signal (amplitude modulation) ay unang inilapat sa electro-acoustic transducer, na nagko-convert ng electrical signal sa ultrasonic field. Kapag ang light wave ay dumaan sa acousto-optic medium, ang optical carrier ay modulated at nagiging intensity modulated wave na nagdadala ng impormasyon dahil sa acousto-optic na aksyon.
2. Electro-optical Modulator(EOM)
Ang electro-optical modulator ay isang modulator na gumagamit ng electro-optical effect ng ilang electro-optical crystals, tulad ng lithium niobate crystals (LiNb03), GaAs crystals (GaAs) at lithium tantalate crystals (LiTa03). Ang electro-optical effect ay kapag ang boltahe ay inilapat sa electro-optical crystal, ang refractive index ng electro-optical crystal ay magbabago, na magreresulta sa mga pagbabago sa light wave na katangian ng kristal, at ang modulasyon ng phase, amplitude, intensity at polarization estado ng optical signal ay natanto.
Figure: Karaniwang configuration ng EOM driver circuit
3. Semiconductor Optical Modulator/Semiconductor optical amplifier (SOM/SOA)
Ang Semiconductor optical amplifier (SOA) ay karaniwang ginagamit para sa optical signal amplification, na may mga pakinabang ng chip, mababang paggamit ng kuryente, suporta para sa lahat ng mga banda, atbp., at isang alternatibo sa hinaharap sa mga tradisyonal na optical amplifier tulad ng EDFA (Erbium-doped fiber amplifier). Ang isang semiconductor optical modulator (SOM) ay ang parehong aparato bilang isang semiconductor optical amplifier, ngunit ang paraan ng paggamit nito ay bahagyang naiiba sa paraan ng paggamit nito sa isang tradisyunal na SOA amplifier, at ang mga indicator na pinagtutuunan nito kapag ginamit ito bilang isang ang light modulator ay bahagyang naiiba sa mga ginamit bilang amplifier. Kapag ginamit para sa optical signal amplification, ang isang matatag na kasalukuyang pagmamaneho ay karaniwang ibinibigay sa SOA upang matiyak na ang SOA ay gumagana sa linear na rehiyon; Kapag ito ay ginagamit upang baguhin ang optical pulses, ito inputs tuloy-tuloy na optical signal sa SOA, gumagamit ng mga de-koryenteng pulses upang kontrolin ang SOA drive kasalukuyang, at pagkatapos ay kontrolin ang SOA output estado bilang amplification/attenuation. Gamit ang SOA amplification at attenuation na mga katangian, ang modulation mode na ito ay unti-unting inilapat sa ilang bagong aplikasyon, tulad ng optical fiber sensing, LiDAR, OCT medical imaging at iba pang larangan. Lalo na para sa ilang mga sitwasyon na nangangailangan ng medyo mataas na volume, konsumo ng kuryente at ratio ng pagkalipol.
4. Ang direktang modulasyon ng laser ay maaari ding baguhin ang optical signal sa pamamagitan ng direktang pagkontrol sa kasalukuyang bias ng laser, tulad ng ipinapakita sa figure sa ibaba, ang isang 3 nanosecond na lapad ng pulso ay nakuha sa pamamagitan ng direktang modulasyon. Makikita na mayroong spike sa simula ng pulso, na dulot ng pagpapahinga ng laser carrier. Kung gusto mong makakuha ng pulso na humigit-kumulang 100 picoseconds, maaari mong gamitin ang spike na ito. Ngunit kadalasan ay hindi namin nais na magkaroon ng spike na ito.
Sum up
Ang AOM ay angkop para sa optical power output sa ilang watts at may frequency shift function. Mabilis ang EOM, ngunit mataas ang pagiging kumplikado ng drive at mababa ang extinction ratio. Ang SOM (SOA) ay ang pinakamainam na solusyon para sa bilis ng GHz at mataas na extinction ratio, na may mababang paggamit ng kuryente, miniaturization at iba pang feature. Ang mga direktang laser diode ay ang pinakamurang solusyon, ngunit magkaroon ng kamalayan sa mga pagbabago sa parang multo na mga katangian. Ang bawat modulation scheme ay may sariling mga pakinabang at disadvantages, at mahalaga na tumpak na maunawaan ang mga kinakailangan sa aplikasyon kapag pumipili ng isang scheme, at maging pamilyar sa mga pakinabang at disadvantages ng bawat scheme, at piliin ang pinaka-angkop na scheme. Halimbawa, sa distributed fiber sensing, ang tradisyunal na AOM ang pangunahing, ngunit sa ilang mga bagong disenyo ng system, ang paggamit ng mga SOA scheme ay mabilis na lumalaki, sa ilang mga wind liDAR tradisyonal na mga scheme ay gumagamit ng dalawang yugto ng AOM, ang bagong disenyo ng scheme upang bawasan ang gastos, bawasan ang laki, at pagbutihin ang ratio ng pagkalipol, ang SOA scheme ay pinagtibay. Sa sistema ng komunikasyon, ang sistema ng mababang bilis ay karaniwang gumagamit ng direktang modulasyon na pamamaraan, at ang mataas na bilis ng sistema ay karaniwang gumagamit ng electro-optic modulation scheme.
Oras ng post: Nob-26-2024