ოთხი საერთო მოდულატორის მიმოხილვა

ოთხი საერთო მოდულატორის მიმოხილვა

ეს ნაშრომი წარმოგიდგენთ მოდულაციის ოთხ მეთოდს (ლაზერის ამპლიტუდის შეცვლა ნანოწამის ან ქვენანოწამის დროის დომენში), რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ბოჭკოვანი ლაზერული სისტემებში. მათ შორისაა AOM (აკუსტო-ოპტიკური მოდულაცია), EOM (ელექტროოპტიკური მოდულაცია), SOM/SOA(ნახევარგამტარული სინათლის გაძლიერება ასევე ცნობილია როგორც ნახევარგამტარული მოდულაცია), დაპირდაპირი ლაზერული მოდულაცია. მათ შორის, AOM,EOMSOM მიეკუთვნება გარე მოდულაციას, ან არაპირდაპირ მოდულაციას.

1. აკუსტო-ოპტიკური მოდულატორი (AOM)

აკუსტო-ოპტიკური მოდულაცია არის ფიზიკური პროცესი, რომელიც იყენებს აკუსტო-ოპტიკურ ეფექტს ინფორმაციის ოპტიკურ გადამზიდავზე ჩასატვირთად. მოდულაციისას, ელექტრული სიგნალი (ამპლიტუდის მოდულაცია) პირველად გამოიყენება ელექტრო-აკუსტიკური გადამცემზე, რომელიც გარდაქმნის ელექტრულ სიგნალს ულტრაბგერით ველად. როდესაც სინათლის ტალღა გადის აკუსტო-ოპტიკურ გარემოში, ოპტიკური მატარებელი მოდულირებულია და ხდება ინტენსივობით მოდულირებული ტალღის გადამტანი ინფორმაცია აკუსტო-ოპტიკური მოქმედების გამო.

2. ელექტრო-ოპტიკური მოდულატორი(EOM)

ელექტროოპტიკური მოდულატორი არის მოდულატორი, რომელიც იყენებს გარკვეული ელექტროოპტიკური კრისტალების ელექტროოპტიკურ ეფექტებს, როგორიცაა ლითიუმის ნიობატის კრისტალები (LiNb03), GaAs კრისტალები (GaAs) და ლითიუმის ტანტალიტის კრისტალები (LiTa03). ელექტროოპტიკური ეფექტი არის ის, რომ როდესაც ძაბვა გამოიყენება ელექტრო-ოპტიკურ კრისტალზე, შეიცვლება ელექტრო-ოპტიკური ბროლის გარდატეხის ინდექსი, რის შედეგადაც იცვლება ბროლის სინათლის ტალღის მახასიათებლები და ფაზის მოდულაცია. რეალიზებულია ოპტიკური სიგნალის ამპლიტუდა, ინტენსივობა და პოლარიზაციის მდგომარეობა.

სურათი: EOM-ის დრაივერის მიკროსქემის ტიპიური კონფიგურაცია

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

ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOA) ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკური სიგნალის გამაძლიერებლად, რომელსაც აქვს ჩიპის უპირატესობები, დაბალი ენერგიის მოხმარება, მხარდაჭერა ყველა ზოლისთვის და ა.შ. და წარმოადგენს სამომავლო ალტერნატივას ტრადიციული ოპტიკური გამაძლიერებლების, როგორიცაა EDFA (ერბიუმ-დოპირებული ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი). ნახევარგამტარული ოპტიკური მოდულატორი (SOM) არის იგივე მოწყობილობა, როგორც ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი, მაგრამ მისი გამოყენების წესი ოდნავ განსხვავდება ტრადიციული SOA გამაძლიერებლის გამოყენებისა და ინდიკატორებისგან, რომლებზეც ის ფოკუსირებულია, როდესაც ის გამოიყენება როგორც გამაძლიერებელი. სინათლის მოდულატორი ოდნავ განსხვავდება გამაძლიერებლად გამოყენებული გამაძლიერებლებისაგან. როდესაც გამოიყენება ოპტიკური სიგნალის გამაძლიერებლად, სტაბილური მამოძრავებელი დენი ჩვეულებრივ მიეწოდება SOA-ს, რათა უზრუნველყოს SOA-ს მუშაობა ხაზოვან რეგიონში; როდესაც ის გამოიყენება ოპტიკური იმპულსების მოდულაციისთვის, ის ატარებს უწყვეტ ოპტიკურ სიგნალებს SOA-ში, იყენებს ელექტრულ იმპულსებს SOA-ის ძრავის დენის გასაკონტროლებლად და შემდეგ აკონტროლებს SOA გამომავალ მდგომარეობას, როგორც გაძლიერება/შემცირება. SOA გაძლიერებისა და შესუსტების მახასიათებლების გამოყენებით, მოდულაციის ეს რეჟიმი თანდათანობით იქნა გამოყენებული ზოგიერთ ახალ აპლიკაციებში, როგორიცაა ოპტიკური ბოჭკოების ზონდირება, LiDAR, OCT სამედიცინო გამოსახულება და სხვა სფეროები. განსაკუთრებით ზოგიერთი სცენარისთვის, რომელიც მოითხოვს შედარებით მაღალ მოცულობას, ენერგიის მოხმარებას და გაქრობის კოეფიციენტს.

4. ლაზერულ პირდაპირ მოდულაციას ასევე შეუძლია ოპტიკური სიგნალის მოდულირება ლაზერის მიკერძოების დენის უშუალო კონტროლით, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე, პირდაპირი მოდულაციის საშუალებით მიიღება 3 ნანოწამიანი პულსის სიგანე. ჩანს, რომ პულსის დასაწყისში არის მწვერვალი, რომელიც გამოწვეულია ლაზერული მატარებლის რელაქსაციის შედეგად. თუ გსურთ მიიღოთ პულსი დაახლოებით 100 პიკოწამში, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს მწვერვალი. მაგრამ, როგორც წესი, ჩვენ არ გვინდა, რომ გვქონდეს ეს მწვერვალი.

შეაჯამეთ

AOM განკუთვნილია ოპტიკური სიმძლავრის გამომავალი რამდენიმე ვატისთვის და აქვს სიხშირის ცვლის ფუნქცია. EOM სწრაფია, მაგრამ დისკის სირთულე მაღალია და გაქრობის კოეფიციენტი დაბალი. SOM (SOA) არის ოპტიმალური გადაწყვეტა გჰც სიჩქარისა და გაქრობის მაღალი კოეფიციენტისთვის, დაბალი ენერგიის მოხმარებით, მინიატურიზაციისა და სხვა მახასიათებლებით. პირდაპირი ლაზერული დიოდები ყველაზე იაფი გამოსავალია, მაგრამ გაითვალისწინეთ სპექტრული მახასიათებლების ცვლილებები. მოდულაციის თითოეულ სქემას აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები და მნიშვნელოვანია ზუსტად გაიგოთ განაცხადის მოთხოვნები სქემის არჩევისას და გაეცნოთ თითოეული სქემის უპირატესობებსა და ნაკლოვანებებს და აირჩიოთ ყველაზე შესაფერისი სქემა. მაგალითად, განაწილებულ ბოჭკოვან ზონდირებაში, ტრადიციული AOM არის მთავარი, მაგრამ ზოგიერთ ახალ სისტემაში, SOA სქემების გამოყენება სწრაფად იზრდება, ზოგიერთ ქარის liDAR ტრადიციულ სქემაში გამოიყენება ორეტაპიანი AOM, ახალი სქემის დიზაინი, რათა შეამციროს ღირებულება, შეამციროს ზომა და გააუმჯობესოს გადაშენების კოეფიციენტი, მიღებულია SOA სქემა. საკომუნიკაციო სისტემაში დაბალი სიჩქარის სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს პირდაპირი მოდულაციის სქემას, ხოლო მაღალი სიჩქარის სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს ელექტრო-ოპტიკური მოდულაციის სქემას.