Visión xeral de catro moduladores comúns

Visión xeral de catro moduladores comúns

Este artigo presenta catro métodos de modulación (que cambian a amplitude do láser no dominio temporal de nanosegundos ou subnanosegundos) que se empregan con máis frecuencia nos sistemas láser de fibra. Estes inclúen AOM (modulación acústico-óptica), EOM (modulación electroóptica), SOM/SOA(amplificación da luz semicondutora, tamén coñecida como modulación de semicondutores) emodulación láser directaEntre eles, AOM,EOMAs SOM pertencen á modulación externa ou modulación indirecta.

1. Modulador acústico-óptico (AOM)

A modulación acustoóptica é un proceso físico que emprega o efecto acustoóptico para cargar información nunha portadora óptica. Ao modularse, o sinal eléctrico (modulación de amplitude) aplícase primeiro ao transdutor electroacústico, que converte o sinal eléctrico nun campo ultrasónico. Cando a onda de luz pasa a través do medio acustoóptico, a portadora óptica modulase e convértese nunha onda de intensidade modulada que transporta información debido á acción acustoóptica.

2. Modulador electroóptico(MOE)

Un modulador electroóptico é un modulador que utiliza os efectos electroópticos de certos cristais electroópticos, como os cristais de niobato de litio (LiNbO3), os cristais de GaAs (GaAs) e os cristais de tantalato de litio (LiTaO3). O efecto electroóptico consiste en que, cando se aplica a voltaxe ao cristal electroóptico, o índice de refracción do cristal electroóptico cambia, o que resulta en cambios nas características da onda luminosa do cristal e realízase a modulación da fase, amplitude, intensidade e estado de polarización do sinal óptico.

Figura: Configuración típica do circuíto controlador EOM

3. Modulador óptico de semicondutores/Amplificador óptico de semicondutores (SOM/SOA)

O amplificador óptico de semicondutores (SOA) úsase normalmente para a amplificación de sinais ópticos, que ten as vantaxes do chip, o baixo consumo de enerxía, a compatibilidade con todas as bandas, etc., e é unha alternativa futura aos amplificadores ópticos tradicionais como o EDFA (Amplificador de fibra dopado con erbioUn modulador óptico de semicondutores (SOM) é o mesmo dispositivo que un amplificador óptico de semicondutores, pero o seu uso é lixeiramente diferente do dun amplificador SOA tradicional, e os indicadores nos que se centra cando se usa como modulador de luz son lixeiramente diferentes dos que se usan como amplificador. Cando se usa para a amplificación de sinais ópticos, normalmente proporciónase unha corrente de accionamento estable ao SOA para garantir que este funcione na rexión lineal; cando se usa para modular pulsos ópticos, introduce sinais ópticos continuos no SOA, usa pulsos eléctricos para controlar a corrente de accionamento do SOA e, a continuación, controla o estado de saída do SOA como amplificación/atenuación. Usando as características de amplificación e atenuación do SOA, este modo de modulación aplicouse gradualmente a algunhas aplicacións novas, como a detección de fibra óptica, LiDAR, imaxes médicas OCT e outros campos. Especialmente para algúns escenarios que requiren un volume, un consumo de enerxía e unha relación de extinción relativamente altos.

4. A modulación directa do láser tamén pode modular o sinal óptico controlando directamente a corrente de polarización do láser, como se mostra na figura seguinte, obtense unha anchura de pulso de 3 nanosegundos mediante a modulación directa. Pódese observar que hai un pico ao comezo do pulso, que se produce pola relaxación da portadora láser. Se se quere obter un pulso duns 100 picasegundos, pódese usar este pico. Pero normalmente non queremos ter este pico.

Resumir

O AOM é axeitado para unha saída de potencia óptica duns poucos vatios e ten unha función de cambio de frecuencia. O EOM é rápido, pero a complexidade da unidade é alta e a relación de extinción é baixa. O SOM (SOA) é a solución óptima para unha velocidade de GHz e unha alta relación de extinción, con baixo consumo de enerxía, miniaturización e outras características. Os díodos láser directos son a solución máis barata, pero teña en conta os cambios nas características espectrais. Cada esquema de modulación ten as súas propias vantaxes e desvantaxes, e é importante comprender con precisión os requisitos da aplicación ao elixir un esquema, familiarizarse coas vantaxes e desvantaxes de cada esquema e elixir o esquema máis axeitado. Por exemplo, na detección distribuída por fibra, o AOM tradicional é o principal, pero nalgúns deseños de sistemas novos, o uso de esquemas SOA está a crecer rapidamente, nalgúns esquemas tradicionais de liDAR eólicos usan AOM de dúas etapas, o novo deseño de esquema para reducir o custo, reducir o tamaño e mellorar a relación de extinción, adóptase o esquema SOA. No sistema de comunicación, o sistema de baixa velocidade adoita adoptar o esquema de modulación directa e o sistema de alta velocidade adoita usar o esquema de modulación electroóptica.