Չորս տարածված մոդուլյատորների ակնարկ

Չորս տարածված մոդուլյատորների ակնարկ

Այս հոդվածը ներկայացնում է չորս մոդուլյացիայի մեթոդներ (լազերի ամպլիտուդի փոփոխություն նանովայրկյանային կամ ենթանանովայրկյանային ժամանակային տիրույթում), որոնք առավել հաճախ օգտագործվում են մանրաթելային լազերային համակարգերում: Դրանք ներառում են AOM (ակուստո-օպտիկական մոդուլյացիա), EOM (էլեկտրաօպտիկական մոդուլյացիա), SOM/SOA(կիսահաղորդչային լույսի ուժեղացում, որը հայտնի է նաև որպես կիսահաղորդչային մոդուլյացիա), ևուղղակի լազերային մոդուլյացիաՆրանց թվում են՝ ԱՕՄ-ը,ԸԴԱSOM-ը պատկանում է արտաքին մոդուլյացիայի կամ անուղղակի մոդուլյացիայի։

1. Ակուստո-օպտիկական մոդուլյատոր (AOM)

Ակուստո-օպտիկական մոդուլյացիան ֆիզիկական գործընթաց է, որն օգտագործում է ակուստո-օպտիկական էֆեկտը՝ տեղեկատվությունը օպտիկական կրիչի վրա բեռնելու համար: Մոդուլացման ժամանակ էլեկտրական ազդանշանը (ամպլիտուդային մոդուլյացիան) նախ կիրառվում է էլեկտրաակուստիկ փոխարկիչի վրա, որը էլեկտրական ազդանշանը վերածում է ուլտրաձայնային դաշտի: Երբ լույսի ալիքը անցնում է ակուստո-օպտիկական միջավայրով, օպտիկական կրիչը մոդուլացվում է և դառնում է ինտենսիվության մոդուլացված ալիք, որը կրում է տեղեկատվություն՝ ակուստո-օպտիկական գործողության շնորհիվ:

2. Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատոր(ԸԴԱ)

Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը մոդուլյատոր է, որն օգտագործում է որոշակի էլեկտրաօպտիկական բյուրեղների, ինչպիսիք են լիթիումի նիոբատի բյուրեղները (LiNb03), GaAs բյուրեղները (GaAs) և լիթիումի տանտալատի բյուրեղները (LiTa03), էլեկտրաօպտիկական էֆեկտները: Էլեկտրաօպտիկական էֆեկտն այն է, որ երբ էլեկտրաօպտիկական բյուրեղին կիրառվում է լարում, էլեկտրաօպտիկական բյուրեղի բեկման ցուցիչը փոխվում է, ինչը հանգեցնում է բյուրեղի լույսի ալիքի բնութագրերի փոփոխությունների, և իրականացվում է օպտիկական ազդանշանի փուլի, ամպլիտուդի, ինտենսիվության և բևեռացման վիճակի մոդուլյացիան:

Նկար՝ EOM դրայվերի սխեմայի բնորոշ կոնֆիգուրացիա

3. Կիսահաղորդչային օպտիկական մոդուլյատոր/կիսահաղորդչային օպտիկական ուժեղացուցիչ (SOM/SOA)

Կիսահաղորդչային օպտիկական ուժեղացուցիչը (SOA) սովորաբար օգտագործվում է օպտիկական ազդանշանի ուժեղացման համար, որն ունի չիպի, ցածր էներգիայի սպառման, բոլոր դիապազոնների աջակցության և այլնի առավելությունները և ապագա այլընտրանք է ավանդական օպտիկական ուժեղացուցիչներին, ինչպիսին է EDFA-ն (Էրբիումով լեգիրված մանրաթելային ուժեղացուցիչ)։ Կիսահաղորդչային օպտիկական մոդուլյատորը (SOM) նույն սարքն է, ինչ կիսահաղորդչային օպտիկական ուժեղացուցիչը, սակայն դրա օգտագործման եղանակը մի փոքր տարբերվում է ավանդական SOA ուժեղացուցիչի հետ օգտագործելու եղանակից, և լույսի մոդուլյատորի դերում օգտագործվող ցուցիչները մի փոքր տարբերվում են ուժեղացուցիչի դերում օգտագործվող ցուցիչներից։ Երբ այն օգտագործվում է օպտիկական ազդանշանի ուժեղացման համար, SOA-ին սովորաբար մատակարարվում է կայուն շարժիչ հոսանք՝ ապահովելու համար, որ SOA-ն աշխատի գծային տիրույթում։ Երբ այն օգտագործվում է օպտիկական իմպուլսները մոդուլացնելու համար, այն անընդհատ օպտիկական ազդանշաններ է մուտքագրում SOA-ին, օգտագործում է էլեկտրական իմպուլսներ՝ SOA շարժիչ հոսանքը կառավարելու համար, ապա կառավարում է SOA ելքային վիճակը՝ որպես ուժեղացում/նվազում։ SOA ուժեղացման և թուլացման բնութագրերը օգտագործելով՝ այս մոդուլյացիայի ռեժիմը աստիճանաբար կիրառվել է որոշ նոր կիրառություններում, ինչպիսիք են օպտիկական մանրաթելային զգայունությունը, LiDAR-ը, OCT բժշկական պատկերագրությունը և այլ ոլորտներ։ Հատկապես որոշ սցենարների համար, որոնք պահանջում են համեմատաբար մեծ ծավալ, էներգիայի սպառում և մարման հարաբերակցություն։

4. Լազերային ուղղակի մոդուլյացիան կարող է նաև մոդուլացնել օպտիկական ազդանշանը՝ ուղղակիորեն կառավարելով լազերի շեղման հոսանքը, ինչպես ցույց է տրված ստորև բերված նկարում, ուղղակի մոդուլյացիայի միջոցով ստացվում է 3 նանովայրկյան իմպուլսի լայնություն: Կարելի է տեսնել, որ իմպուլսի սկզբում կա սպիկ, որը առաջանում է լազերային կրիչի թուլացման հետևանքով: Եթե ցանկանում եք ստանալ մոտ 100 պիկոսայրկյան իմպուլս, կարող եք օգտագործել այս սպիկը: Բայց սովորաբար մենք չենք ուզում ունենալ այս սպիկը:

Ամփոփել

AOM-ը հարմար է մի քանի վատտ օպտիկական ելքային հզորության համար և ունի հաճախականության տեղաշարժի ֆունկցիա: EOM-ը արագ է, բայց շարժիչի բարդությունը բարձր է, իսկ մարման հարաբերակցությունը՝ ցածր: SOM-ը (SOA) օպտիմալ լուծումն է GHz արագության և բարձր մարման հարաբերակցության համար՝ ցածր էներգիայի սպառմամբ, մանրացման և այլ առանձնահատկություններով: Ուղղակի լազերային դիոդները ամենաէժան լուծումն են, բայց հաշվի առեք սպեկտրալ բնութագրերի փոփոխությունները: Յուրաքանչյուր մոդուլյացիայի սխեմա ունի իր առավելություններն ու թերությունները, և կարևոր է ճշգրիտ հասկանալ կիրառման պահանջները սխեմա ընտրելիս, ծանոթանալ յուրաքանչյուր սխեմայի առավելություններին և թերություններին և ընտրել ամենահարմար սխեման: Օրինակ, բաշխված մանրաթելային զգայունության դեպքում ավանդական AOM-ը հիմնականն է, բայց որոշ նոր համակարգերի նախագծերում SOA սխեմաների օգտագործումը արագորեն աճում է, որոշ քամու liDAR ավանդական սխեմաներում օգտագործվում է երկաստիճան AOM, նոր սխեմայի նախագծման համար՝ արժեքը, չափը նվազեցնելու և մարման հարաբերակցությունը բարելավելու համար, ընդունվում է SOA սխեման: Հաղորդակցման համակարգում ցածր արագության համակարգը սովորաբար ընդունում է ուղիղ մոդուլյացիայի սխեման, իսկ բարձր արագության համակարգը սովորաբար օգտագործում է էլեկտրաօպտիկական մոդուլյացիայի սխեման: