Četru izplatītu modulatoru pārskats

Četru izplatītu modulatoru pārskats

Šajā rakstā ir aprakstītas četras modulācijas metodes (lāzera amplitūdas maiņa nanosekundes vai subnanosekundes laika apgabalā), kuras visbiežāk izmanto šķiedru lāzeru sistēmās. Tās ietver AOM (akustooptisko modulāciju), EOM (elektrooptisko modulāciju), SOM/Pakalpojumu avoti(pusvadītāju gaismas pastiprināšana, kas pazīstama arī kā pusvadītāju modulācija), untieša lāzera modulācijaStarp tiem, AOM,Vēlēšanu novērošanas misijaSOM pieder pie ārējās modulācijas jeb netiešās modulācijas.

1. Akustooptiskais modulators (AOM)

Akustooptiskā modulācija ir fizisks process, kurā, izmantojot akustiski optisko efektu, informācija tiek ielādēta optiskajā nesējā. Modulācijas laikā elektriskais signāls (amplitūdas modulācija) vispirms tiek pievadīts elektroakustiskajam pārveidotājam, kas pārveido elektrisko signālu ultraskaņas laukā. Kad gaismas vilnis iziet cauri akustiski optiskajai videi, optiskais nesējs tiek modulēts un akustiski optiskās darbības dēļ kļūst par intensitātes modulētu vilni, kas pārraida informāciju.

2. Elektrooptiskais modulators(Vēlēšanu novērošanas misija)

Elektrooptiskais modulators ir modulators, kas izmanto noteiktu elektrooptisko kristālu, piemēram, litija niobāta kristālu (LiNb03), GaAs kristālu (GaAs) un litija tantalāta kristālu (LiTa03), elektrooptiskos efektus. Elektrooptiskais efekts ir tāds, ka, pieliekot spriegumu elektrooptiskajam kristālam, mainās elektrooptiskā kristāla refrakcijas indekss, kā rezultātā mainās kristāla gaismas viļņu raksturlielumi un tiek realizēta optiskā signāla fāzes, amplitūdas, intensitātes un polarizācijas stāvokļa modulācija.

Attēls: EOM draivera shēmas tipiska konfigurācija

3. Pusvadītāju optiskais modulators/pusvadītāju optiskais pastiprinātājs (SOM/SOA)

Pusvadītāju optiskais pastiprinātājs (SOA) parasti tiek izmantots optiskā signāla pastiprināšanai, kam ir mikroshēmas, zema enerģijas patēriņa, visu joslu atbalsta utt. priekšrocības, un tā ir nākotnes alternatīva tradicionālajiem optiskajiem pastiprinātājiem, piemēram, EDFA (Erbija leģēts šķiedru pastiprinātājsPusvadītāju optiskais modulators (SOM) ir tāda pati ierīce kā pusvadītāju optiskais pastiprinātājs, taču tā lietošanas veids nedaudz atšķiras no tā lietošanas veida ar tradicionālo SOA pastiprinātāju, un indikatori, uz kuriem tas koncentrējas, kad to izmanto kā gaismas modulatoru, nedaudz atšķiras no tiem, ko izmanto kā pastiprinātāju. Izmantojot optiskā signāla pastiprināšanai, SOA parasti tiek nodrošināta stabila vadības strāva, lai nodrošinātu, ka SOA darbojas lineārajā diapazonā; Kad to izmanto optisko impulsu modulēšanai, tas ievada nepārtrauktus optiskos signālus SOA, izmanto elektriskos impulsus, lai kontrolētu SOA vadības strāvu, un pēc tam kontrolē SOA izejas stāvokli kā pastiprinājumu/vājināšanu. Izmantojot SOA pastiprināšanas un vājināšanas raksturlielumus, šis modulācijas režīms ir pakāpeniski pielietots dažās jaunās lietojumprogrammās, piemēram, optisko šķiedru uztveršanā, LiDAR, OCT medicīniskajā attēlveidošanā un citās jomās. Īpaši dažos gadījumos, kad nepieciešams relatīvi liels skaļums, enerģijas patēriņš un ekstinkcijas koeficients.

4. Lāzera tiešā modulācija var arī modulēt optisko signālu, tieši kontrolējot lāzera nobīdes strāvu, kā parādīts attēlā zemāk, ar tiešās modulācijas palīdzību tiek iegūts 3 nanosekundes impulsa platums. Var redzēt, ka impulsa sākumā ir smaile, ko rada lāzera nesēja relaksācija. Ja vēlaties iegūt aptuveni 100 pikosekundes ilgu impulsu, varat izmantot šo smaili. Bet parasti mēs nevēlamies šo smaili.

Rezumēt

AOM ir piemērots optiskās jaudas izvadei dažos vatos un tam ir frekvences nobīdes funkcija. EOM ir ātrs, taču piedziņas sarežģītība ir augsta un ekstinkcijas koeficients ir zems. SOM (SOA) ir optimāls risinājums GHz ātrumam un augstam ekstinkcijas koeficientam ar zemu enerģijas patēriņu, miniaturizāciju un citām funkcijām. Tiešās lāzera diodes ir lētākais risinājums, taču jāņem vērā spektrālo raksturlielumu izmaiņas. Katrai modulācijas shēmai ir savas priekšrocības un trūkumi, un, izvēloties shēmu, ir svarīgi precīzi izprast lietojumprogrammas prasības, kā arī iepazīties ar katras shēmas priekšrocībām un trūkumiem un izvēlēties vispiemērotāko shēmu. Piemēram, izkliedētajā šķiedru sensorā galvenā ir tradicionālā AOM, taču dažos jaunos sistēmu projektos SOA shēmu izmantošana strauji pieaug, dažās vēja liDAR tradicionālajās shēmās tiek izmantots divpakāpju AOM, jaunajā shēmas dizainā, lai samazinātu izmaksas, samazinātu izmēru un uzlabotu ekstinkcijas koeficientu, tiek pieņemta SOA shēma. Sakaru sistēmās zema ātruma sistēmas parasti izmanto tiešās modulācijas shēmu, bet ātrgaitas sistēmas parasti izmanto elektrooptisko modulācijas shēmu.