Panoramica di quattro modulatori comuni

Panoramica di quattro modulatori comuni

Questo documento introduce quattro metodi di modulazione (modifica dell'ampiezza laser nel dominio del tempo di nanosecondi o subnanosecondi) che sono più comunemente utilizzati nei sistemi laser in fibra. Questi includono AOM (modulazione acusto-ottica), EOM (modulazione elettro-ottica), SOM/Soa(amplificazione della luce a semiconduttore nota anche come modulazione a semiconduttore) eModulazione del laser diretto. Tra questi, aom,Eom, SOM appartiene alla modulazione esterna o alla modulazione indiretta.

1. Modulatore acusto-ottico (AOM)

La modulazione acusto-ottica è un processo fisico che utilizza l'effetto acusto-ottico per caricare informazioni sul vettore ottico. Durante la modulazione, il segnale elettrico (modulazione di ampiezza) viene prima applicato al trasduttore elettroacustico, che converte il segnale elettrico in campo ultrasonico. Quando l'onda leggera passa attraverso il mezzo acusto-ottico, il portatore ottico viene modulato e diventa un'onda modulata di intensità che trasporta informazioni a causa dell'azione acusto-ottica

2. Modulatore elettro-ottico(EOM)

Un modulatore elettro-ottico è un modulatore che utilizza gli effetti elettro-ottici di alcuni cristalli elettro-ottici, come cristalli di nioba di litio (LINB03), cristalli GAAS (GAAS) e cristalli di tantalato di litio (LITA03). L'effetto elettro-ottico è che quando la tensione viene applicata al cristallo elettro-ottico, l'indice di rifrazione del cristallo elettro-ottico cambierà, con conseguenti cambiamenti nelle caratteristiche dell'onda luminosa del cristallo e la modulazione della fase, dell'ampiezza, dell'intensità e dello stato di polarizzazione del segnale ottico.

Figura: configurazione tipica del circuito del driver EOM

3. Amplificatore ottico ottico a semiconduttore/amplificatore ottico a semiconduttore (SOM/SOA)

Semiconductor optical amplifier (SOA) is usually used for optical signal amplification, which has the advantages of chip, low power consumption, support for all bands, etc., and is a future alternative to traditional optical amplifiers such as EDFA (Amplificatore in fibra drogata con erbio). Un modulatore ottico a semiconduttore (SOM) è lo stesso dispositivo di un amplificatore ottico a semiconduttore, ma il modo in cui viene utilizzato è leggermente diverso dal modo in cui viene utilizzato con un amplificatore SOA tradizionale e gli indicatori su cui si concentra quando viene utilizzato come un modulatore di luce sono leggermente diversi da quelli usati come amplificatore. Se utilizzata per l'amplificazione del segnale ottico, viene generalmente fornita una corrente di guida stabile alla SOA per garantire che la SOA funzioni nella regione lineare; Quando viene utilizzato per modulare gli impulsi ottici, inserisce segnali ottici continui alla SOA, utilizza impulsi elettrici per controllare la corrente di azionamento SOA e quindi controllare lo stato di uscita SOA come amplificazione/attenuazione. Utilizzando le caratteristiche di amplificazione e attenuazione SOA, questa modalità di modulazione è stata gradualmente applicata ad alcune nuove applicazioni, come rilevamento delle fibre ottiche, lidar, imaging medico OCT e altri campi. Soprattutto per alcuni scenari che richiedono volume relativamente elevato, consumo di energia e rapporto di estinzione.

4. La modulazione diretta laser può anche modulare il segnale ottico controllando direttamente la corrente di bias del laser, come mostrato nella figura seguente, una larghezza dell'impulso da 3 nanosecondi si ottiene attraverso la modulazione diretta. Si può vedere che c'è un picco all'inizio del polso, che è causato dal rilassamento del vettore laser. Se vuoi ottenere un impulso di circa 100 picosecondi, puoi usare questo picco. Ma di solito non vogliamo avere questo picco.

Riassumere

AOM è adatto per la potenza ottica in alcuni watt e ha una funzione di spostamento di frequenza. L'EOM è veloce, ma la complessità dell'unità è elevata e il rapporto di estinzione è basso. SOM (SOA) è la soluzione ottimale per la velocità GHZ e l'elevato rapporto di estinzione, con basso consumo di energia, miniaturizzazione e altre caratteristiche. I diodi laser diretti sono la soluzione più economica, ma sii consapevole dei cambiamenti nelle caratteristiche spettrali. Ogni schema di modulazione ha i propri vantaggi e svantaggi ed è importante comprendere accuratamente i requisiti dell'applicazione quando si sceglie uno schema e avere familiarità con i vantaggi e gli svantaggi di ciascuno schema e scegliere lo schema più adatto. Ad esempio, nel rilevamento delle fibre distribuite, l'AOM tradizionale è il principale, ma in alcuni nuovi progetti di sistema, l'uso di schemi SOA sta crescendo rapidamente, in alcuni schemi tradizionali del lidar eolico utilizzano AOM a due stadi, il nuovo progetto di schema per ridurre il costo, ridurre le dimensioni e migliorare il rapporto di estinzione, è adottato lo schema SOA. Nel sistema di comunicazione, il sistema a bassa velocità di solito adotta lo schema di modulazione diretta e il sistema ad alta velocità utilizza di solito lo schema di modulazione elettro-ottica.