Översikt över fyra vanliga modulatorer

Översikt över fyra vanliga modulatorer

Den här artikeln introducerar fyra moduleringsmetoder (förändring av laseramplituden i nanosekunds- eller subnanosekundtidsdomänen) som är vanligast i fiberlasersystem. Dessa inkluderar AOM (akusto-optisk modulering), EOM (elektro-optisk modulering), SOM/SOA(halvledarljusförstärkning även känd som halvledarmodulering), ochdirekt lasermodulering. Bland dem, AOM,EOM,SOM tillhör extern modulering, eller indirekt modulering.

1. Akusto-optisk modulator (AOM)

Akusto-optisk modulering är en fysisk process som använder akusto-optisk effekt för att ladda information till optisk bärare. Vid modulering appliceras först den elektriska signalen (amplitudmodulering) till den elektroakustiska givaren, som omvandlar den elektriska signalen till ultraljudsfält. När ljusvågen passerar genom det akusto-optiska mediet, moduleras den optiska bäraren och blir en intensitetsmodulerad våg som bär information på grund av den akusto-optiska verkan

2. Elektro-optisk modulator(EOM)

En elektrooptisk modulator är en modulator som utnyttjar de elektrooptiska effekterna av vissa elektrooptiska kristaller, såsom litiumniobatkristaller (LiNb03), GaAs-kristaller (GaAs) och litiumtantalatkristaller (LiTa03). Den elektrooptiska effekten är att när spänningen appliceras på den elektrooptiska kristallen kommer den elektrooptiska kristallens brytningsindex att förändras, vilket resulterar i förändringar i kristallens ljusvågsegenskaper och moduleringen av fasen, amplitud, intensitet och polarisationstillstånd för den optiska signalen realiseras.

Figur: Typisk konfiguration av EOM-drivkrets

3. Optisk halvledarmodulator/optisk halvledarförstärkare (SOM/SOA)

Halvledaroptisk förstärkare (SOA) används vanligtvis för optisk signalförstärkning, vilket har fördelarna med chip, låg strömförbrukning, stöd för alla band etc., och är ett framtida alternativ till traditionella optiska förstärkare som EDFA (Erbiumdopad fiberförstärkare). En optisk halvledarmodulator (SOM) är samma enhet som en optisk halvledarförstärkare, men sättet den används på skiljer sig något från hur den används med en traditionell SOA-förstärkare, och indikatorerna den fokuserar på när den används som en ljusmodulatorer skiljer sig något från de som används som förstärkare. När den används för optisk signalförstärkning, tillhandahålls vanligtvis en stabil drivström till SOA för att säkerställa att SOA fungerar i det linjära området; När den används för att modulera optiska pulser, matar den in kontinuerliga optiska signaler till SOA, använder elektriska pulser för att styra SOA-drivströmmen och styr sedan SOA-utgångstillståndet som förstärkning/dämpning. Genom att använda SOA-förstärknings- och dämpningsegenskaperna har detta moduleringsläge gradvis tillämpats på några nya applikationer, såsom optisk fiberavkänning, LiDAR, medicinsk bildbehandling i OCT och andra områden. Speciellt för vissa scenarier som kräver relativt hög volym, strömförbrukning och släckningsförhållande.

4. Direkt lasermodulering kan också modulera den optiska signalen genom att direkt styra laserförspänningsströmmen, som visas i figuren nedan, en 3 nanosekunders pulsbredd erhålls genom direktmodulering. Det kan ses att det finns en spik i början av pulsen, som orsakas av avslappningen av laserbäraren. Om du vill få en puls på cirka 100 pikosekunder kan du använda denna spik. Men vanligtvis vill vi inte ha den här spiken.

Summera

AOM är lämplig för optisk effekt på några få watt och har en frekvensskiftfunktion. EOM är snabb, men drivkomplexiteten är hög och släckningsgraden är låg. SOM (SOA) är den optimala lösningen för GHz-hastighet och högt släckningsförhållande, med låg strömförbrukning, miniatyrisering och andra funktioner. Direktlaserdioder är den billigaste lösningen, men var medveten om förändringar i spektrala egenskaper. Varje moduleringsschema har sina egna fördelar och nackdelar, och det är viktigt att noggrant förstå applikationskraven när man väljer ett schema, och vara bekant med fördelarna och nackdelarna med varje schema och välja det mest lämpliga schemat. Till exempel i distribuerad fiberavkänning är den traditionella AOM den huvudsakliga, men i vissa nya systemdesigner växer användningen av SOA-scheman snabbt, i vissa vindar använder liDAR traditionella system tvåstegs AOM, den nya schemadesignen för att minska kostnaderna, minska storleken och förbättra utrotningsförhållandet, antas SOA-schemat. I kommunikationssystemet använder låghastighetssystemet vanligtvis det direkta moduleringsschemat, och höghastighetssystemet använder vanligtvis det elektrooptiska moduleringsschemat.