ოთხი გავრცელებული მოდულატორის მიმოხილვა

ოთხი გავრცელებული მოდულატორის მიმოხილვა

ეს ნაშრომი წარმოგვიდგენს ოთხ მოდულაციის მეთოდს (ლაზერის ამპლიტუდის შეცვლა ნანოწამიან ან სუბნანოწამიან დროის დომენში), რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ბოჭკოვანი ლაზერული სისტემების პირობებში. ესენია: AOM (აკუსტო-ოპტიკური მოდულაცია), EOM (ელექტრო-ოპტიკური მოდულაცია), SOM/SOA(ნახევარგამტარული სინათლის გამაძლიერებელი, ასევე ცნობილი როგორც ნახევარგამტარული მოდულაცია) დაპირდაპირი ლაზერული მოდულაციამათ შორის, AOM,არჩევნების სადამკვირვებლო მისიაSOM მიეკუთვნება გარე მოდულაციას, ანუ არაპირდაპირ მოდულაციას.

1. აკუსტოპტიკური მოდულატორი (AOM)

აკუსტოპტიკური მოდულაცია არის ფიზიკური პროცესი, რომელიც იყენებს აკუსტოპტიკურ ეფექტს ინფორმაციის ოპტიკურ მატარებელზე ჩასატვირთად. მოდულაციის დროს, ელექტრული სიგნალი (ამპლიტუდის მოდულაცია) თავდაპირველად გამოიყენება ელექტროაკუსტიკურ გადამყვანზე, რომელიც ელექტრულ სიგნალს ულტრაბგერით ველად გარდაქმნის. როდესაც სინათლის ტალღა გადის აკუსტოპტიკურ გარემოში, ოპტიკური მატარებელი მოდულირდება და აკუსტიკურ-ოპტიკური მოქმედების გამო ხდება ინტენსივობის მოდულირებული ტალღა, რომელიც ინფორმაციას ატარებს.

2. ელექტროოპტიკური მოდულატორი(საარჩევნო მისია)

ელექტროოპტიკური მოდულატორი არის მოდულატორი, რომელიც იყენებს გარკვეული ელექტროოპტიკური კრისტალების ელექტროოპტიკურ ეფექტებს, როგორიცაა ლითიუმის ნიობატის კრისტალები (LiNb03), GaAs კრისტალები (GaAs) და ლითიუმის ტანტალატის კრისტალები (LiTa03). ელექტროოპტიკური ეფექტი გულისხმობს, რომ როდესაც ელექტროოპტიკურ კრისტალზე ძაბვა გამოიყენება, ელექტროოპტიკური კრისტალის გარდატეხის ინდექსი იცვლება, რაც იწვევს კრისტალის სინათლის ტალღის მახასიათებლების ცვლილებას და რეალიზდება ოპტიკური სიგნალის ფაზის, ამპლიტუდის, ინტენსივობის და პოლარიზაციის მდგომარეობის მოდულაცია.

სურათი: EOM დრაივერის სქემის ტიპიური კონფიგურაცია

3. ნახევარგამტარული ოპტიკური მოდულატორი/ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOM/SOA)

ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOA) ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკური სიგნალის გაძლიერებისთვის, რომელსაც აქვს ჩიპის უპირატესობები, დაბალი ენერგომოხმარება, ყველა დიაპაზონის მხარდაჭერა და ა.შ. და წარმოადგენს ტრადიციული ოპტიკური გამაძლიერებლების, როგორიცაა EDFA, სამომავლო ალტერნატივას (ერბიუმის დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელინახევარგამტარული ოპტიკური მოდულატორი (SOM) იგივე მოწყობილობაა, რაც ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი, მაგრამ მისი გამოყენების წესი ოდნავ განსხვავდება ტრადიციული SOA გამაძლიერებლის გამოყენებისგან და ინდიკატორები, რომლებზეც ის ფოკუსირდება, როდესაც ის გამოიყენება როგორც სინათლის მოდულატორი, ოდნავ განსხვავდება გამაძლიერებლად გამოყენებული ინდიკატორებისგან. ოპტიკური სიგნალის გაძლიერებისთვის გამოყენებისას, SOA-ს ჩვეულებრივ მიეწოდება სტაბილური მამოძრავებელი დენი, რათა უზრუნველყოფილი იყოს SOA-ს მუშაობა წრფივ რეგიონში; როდესაც ის გამოიყენება ოპტიკური იმპულსების მოდულირებისთვის, ის SOA-ში შეჰყავს უწყვეტი ოპტიკური სიგნალები, იყენებს ელექტრულ იმპულსებს SOA-ს მამოძრავებელი დენის გასაკონტროლებლად და შემდეგ აკონტროლებს SOA-ს გამომავალ მდგომარეობას გაძლიერების/შესუსტების სახით. SOA გაძლიერების და შესუსტების მახასიათებლების გამოყენებით, ეს მოდულაციის რეჟიმი თანდათან გამოიყენება ზოგიერთ ახალ აპლიკაციაში, როგორიცაა ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სენსორები, LiDAR, OCT სამედიცინო ვიზუალიზაცია და სხვა სფეროები. განსაკუთრებით ზოგიერთი სცენარისთვის, რომელიც მოითხოვს შედარებით მაღალ მოცულობას, ენერგომოხმარებას და ჩაქრობის კოეფიციენტს.

4. ლაზერული პირდაპირი მოდულაციით ასევე შესაძლებელია ოპტიკური სიგნალის მოდულირება ლაზერული გადახრის დენის პირდაპირი კონტროლით, როგორც ეს ქვემოთ მოცემულ ფიგურაზეა ნაჩვენები, პირდაპირი მოდულაციის გზით მიიღება 3 ნანოწამიანი იმპულსის სიგანე. ჩანს, რომ იმპულსის დასაწყისში არის პიკი, რომელიც გამოწვეულია ლაზერული მატარებლის რელაქსაციით. თუ გსურთ დაახლოებით 100 პიკოწამიანი იმპულსის მიღება, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს პიკი. მაგრამ, როგორც წესი, ჩვენ არ გვინდა ეს პიკი.

შეჯამება

AOM გამოდგება რამდენიმე ვატიანი ოპტიკური სიმძლავრისთვის და აქვს სიხშირის გადახრის ფუნქცია. EOM სწრაფია, მაგრამ წამყვანი სირთულე მაღალია და ჩაქრობის კოეფიციენტი დაბალია. SOM (SOA) არის ოპტიმალური გადაწყვეტა GHz სიჩქარისა და მაღალი ჩაქრობის კოეფიციენტისთვის, დაბალი ენერგომოხმარებით, მინიატურიზაციით და სხვა მახასიათებლებით. პირდაპირი ლაზერული დიოდები ყველაზე იაფი გადაწყვეტაა, მაგრამ გაითვალისწინეთ სპექტრული მახასიათებლების ცვლილებები. თითოეულ მოდულაციის სქემას აქვს თავისი უპირატესობები და ნაკლოვანებები და მნიშვნელოვანია სქემის არჩევისას ზუსტად გაიგოთ გამოყენების მოთხოვნები, გაეცნოთ თითოეული სქემის უპირატესობებსა და ნაკლოვანებებს და აირჩიოთ ყველაზე შესაფერისი სქემა. მაგალითად, განაწილებულ ბოჭკოვან სენსორში, ტრადიციული AOM არის მთავარი, მაგრამ ზოგიერთ ახალ სისტემის დიზაინში, SOA სქემების გამოყენება სწრაფად იზრდება, ზოგიერთ ქარის ლიდერში ტრადიციული სქემა იყენებს ორეტაპიან AOM-ს, ახალი სქემის დიზაინისთვის, ღირებულების შესამცირებლად, ზომის შესამცირებლად და ჩაქრობის კოეფიციენტის გასაუმჯობესებლად, გამოიყენება SOA სქემა. საკომუნიკაციო სისტემაში, დაბალი სიჩქარის სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს პირდაპირი მოდულაციის სქემას, ხოლო მაღალსიჩქარიანი სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს ელექტრო-ოპტიკურ მოდულაციის სქემას.