Visión xeral de catro moduladores comúns

Visión xeral de catro moduladores comúns

Este artigo introduce catro métodos de modulación (cambiando a amplitude do láser no dominio de tempo nanosegundo ou subnanosegundo) que se usan máis comúnmente nos sistemas láser de fibra. Estes inclúen AOM (modulación acústica-óptica), EOM (modulación electro-óptica), SOM/Soa(Amplificación de luz de semiconductores tamén coñecida como modulación de semiconductores) eModulación láser directa. Entre eles, AOM,Eom, SOM pertence a modulación externa ou modulación indirecta.

1. Modulador acousto-óptico (AOM)

A modulación acousto-óptica é un proceso físico que usa o efecto acousto-óptico para cargar información sobre o portador óptico. Ao modular, o sinal eléctrico (modulación de amplitude) aplícase primeiro ao transductor electroacústico, que converte o sinal eléctrico en campo ultrasónico. Cando a onda lixeira pasa polo medio acousto-óptico, o portador óptico está modulado e convértese nunha información de transporte de ondas moduladas por intensidade debido á acción acústica-óptica

2. Modulador electro-óptico(EOM)

Un modulador electro-óptico é un modulador que utiliza os efectos electro-ópticos de certos cristais electro-ópticos, como cristais de niobato de litio (LINB03), cristais GaAs (GaAs) e cristais tantalados de litio (LITA03). O efecto electro-óptico é que cando se aplica a tensión ao cristal electro-óptico, o índice de refracción do cristal electro-óptico cambiará, dando lugar a cambios nas características da onda lixeira do cristal e realízase a modulación da fase, amplitude, intensidade e estado de polarización do sinal óptico.

Figura: configuración típica do circuíto de controladores EOM

3. Modulador óptico de semiconductores/amplificador óptico de semiconductores (SOM/SOA)

O amplificador óptico de semiconductor (SOA) úsase normalmente para a amplificación do sinal óptico, que ten as vantaxes do chip, baixo consumo de enerxía, soporte para todas as bandas, etc., e é unha futura alternativa aos amplificadores ópticos tradicionais como EDFA (Amplificador de fibra dopada por erbio). Un modulador óptico de semiconductor (SOM) é o mesmo dispositivo que un amplificador óptico de semiconductor, pero a forma en que se usa é lixeiramente diferente da forma en que se usa cun amplificador SOA tradicional, e os indicadores nos que se centra cando se usa como modulador de luz son lixeiramente diferentes dos usados ​​como amplificador. Cando se usa para a amplificación do sinal óptico, normalmente proporciona unha corrente de condución estable ao SOA para garantir que o SOA funcione na rexión lineal; Cando se usa para modular os pulsos ópticos, introduce sinais ópticos continuos ao SOA, usa pulsos eléctricos para controlar a corrente de unidade SOA e logo controlar o estado de saída SOA como amplificación/atenuación. Usando as características de amplificación e atenuación de SOA, este modo de modulación aplicouse gradualmente a algunhas novas aplicacións, como detección de fibras ópticas, LIDAR, imaxes médicas OCT e outros campos. Especialmente para algúns escenarios que requiren un volume relativamente alto, o consumo de enerxía e a relación de extinción.

4. A modulación directa láser tamén pode modular o sinal óptico controlando directamente a corrente de sesgo láser, como se mostra na figura seguinte, obtense un ancho de pulso de 3 nanosegundos mediante modulación directa. Pódese ver que hai unha espiga ao comezo do pulso, que se produce pola relaxación do portador láser. Se desexa obter un pulso de aproximadamente 100 picosegundos, pode usar este pico. Pero normalmente non queremos ter esta espiga.

Suma

AOM é adecuado para a potencia óptica en poucos vatios e ten unha función de cambio de frecuencia. EOM é rápido, pero a complexidade da unidade é alta e a relación de extinción é baixa. SOM (SOA) é a solución óptima para a velocidade de GHz e a alta relación de extinción, con baixo consumo de enerxía, miniaturización e outras características. Os diodos láser directos son a solución máis barata, pero ten 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 escoller un esquema e estar familiarizado coas vantaxes e desvantaxes de cada esquema e escoller o esquema máis adecuado. Por exemplo, na detección de fibras distribuídas, o AOM tradicional é o principal, pero nalgúns novos deseños do sistema, o uso de esquemas SOA está crecendo rapidamente, nalgúns esquemas tradicionais de lidar de vento usan AOM en dúas etapas, o novo deseño do esquema para reducir o custo, reducir o tamaño e mellorar a relación de extinción, o esquema SOA é adoptado. No sistema de comunicación, o sistema de baixa velocidade adoita adoptar o esquema de modulación directa e o sistema de alta velocidade adoita empregar o esquema de modulación electro-óptica.