ოთხი ჩვეულებრივი მოდულატორის მიმოხილვა

ოთხი ჩვეულებრივი მოდულატორის მიმოხილვა

ეს ნაშრომი წარმოგიდგენთ მოდულაციის ოთხ მეთოდს (ლაზერული ამპლიტუდის შეცვლას ნანოწამების ან სუბნანოსკონდის დროის დომენში), რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება ბოჭკოვანი ლაზერული სისტემებში. ამაში შედის AOM (აკუსტო-ოპტიკური მოდულაცია), EOM (ელექტრო-ოპტიკური მოდულაცია), SOM/SOA(ნახევარგამტარული მსუბუქი გამაძლიერებელი ასევე ცნობილია როგორც ნახევარგამტარული მოდულაცია) დაპირდაპირი ლაზერული მოდულაცია. მათ შორის, AOM,EOM, SOM მიეკუთვნება გარე მოდულაციას, ან არაპირდაპირი მოდულაციას.

1. აკუსტო-ოპტიკური მოდულატორი (AOM)

აკუსტო-ოპტიკური მოდულაცია არის ფიზიკური პროცესი, რომელიც იყენებს აკუსტო-ოპტიკურ ეფექტს ოპტიკურ გადამზიდავზე ინფორმაციის დატვირთვის მიზნით. მოდულირებისას, ელექტრული სიგნალი (ამპლიტუდის მოდულაცია) პირველად გამოიყენება ელექტრო-აკუსტიკური გადამყვანი, რომელიც ელექტრული სიგნალს გარდაქმნის ულტრაბგერითი ველში. როდესაც მსუბუქი ტალღა გადის აკუსტო-ოპტიკურ საშუალო ტემპერატურას, ოპტიკური გადამზიდავი მოდულირდება და ხდება ინტენსივობის მოდულირებული ტალღა, რომელიც ატარებს ინფორმაციას აკუსტო-ოპტიკური მოქმედების გამო

2. ელექტრო ოპტიკური მოდულატორი(EOM)

ელექტრო ოპტიკური მოდულატორი არის მოდულატორი, რომელიც იყენებს გარკვეული ელექტრო-ოპტიკური კრისტალების ელექტრო ოპტიკურ ეფექტებს, მაგალითად, ლითიუმის ნიობატის კრისტალებს (LINB03), GAAS კრისტალებს (GAAS) და ლითიუმის ტანტალატის კრისტალებს (LITA03). ელექტრო ოპტიკური ეფექტი ისაა, რომ როდესაც ძაბვა გამოიყენება ელექტრო ოპტიკურ კრისტალზე, შეიცვლება ელექტრო ოპტიკური ბროლის რეფრაქციული ინდექსი, რის შედეგადაც ბროლის მსუბუქი ტალღის მახასიათებლების ცვლილებები ხდება, ხოლო ფაზის, ამპლიტუდის, ინტენსივობისა და პოლარიზაციის მდგომარეობის მოდულაცია რეალიზებულია.

სურათი: EOM დრაივერის წრის ტიპიური კონფიგურაცია

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

ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი (SOA) ჩვეულებრივ გამოიყენება ოპტიკური სიგნალის გამაძლიერებლად, რომელსაც აქვს ჩიპის უპირატესობა, დაბალი ენერგიის მოხმარება, ყველა ზოლში მხარდაჭერა და ა.შ.Erbium-Doped ბოჭკოვანი გამაძლიერებელი). ნახევარგამტარული ოპტიკური მოდულატორი (SOM) არის იგივე მოწყობილობა, როგორც ნახევარგამტარული ოპტიკური გამაძლიერებელი, მაგრამ მისი გამოყენების გზა ოდნავ განსხვავდება იმ გზით, თუ როგორ გამოიყენება ტრადიციული SOA გამაძლიერებლის საშუალებით, და ის ინდიკატორები, რომლებიც მას ფოკუსირდება, როდესაც იგი გამოიყენება, როგორც მსუბუქი მოდულატორი, ოდნავ განსხვავდება, როგორც გამაძლიერებელი. ოპტიკური სიგნალის გამაძლიერებლისთვის გამოყენებისას, ჩვეულებრივ, მართვის სტაბილური დენი ეძლევა SOA- ს, რათა SOA მუშაობს ხაზოვან რეგიონში; როდესაც იგი გამოიყენება ოპტიკური პულსის მოდულირებისთვის, ის უწყვეტი ოპტიკური სიგნალებს უწევს SOA- ს, იყენებს ელექტრო პულსს SOA დისკის დენის გასაკონტროლებლად, შემდეგ კი აკონტროლებს SOA გამომავალი მდგომარეობას, როგორც გამაძლიერებელი/შემცირების. SOA– ს გამაძლიერებელი და შემცირების მახასიათებლების გამოყენებით, ეს მოდულაციის რეჟიმი თანდათანობით იქნა გამოყენებული ზოგიერთ ახალ პროგრამაზე, მაგალითად, ოპტიკური ბოჭკოვანი შეგრძნება, LIDAR, OCT სამედიცინო გამოსახულება და სხვა სფეროები. განსაკუთრებით ზოგიერთი სცენარისთვის, რომლებიც მოითხოვს შედარებით მაღალ მოცულობას, ენერგიის მოხმარებას და გადაშენების თანაფარდობას.

4. ლაზერული პირდაპირი მოდულაცია ასევე შეუძლია ოპტიკური სიგნალის მოდულირებას ლაზერული მიკერძოების დენის პირდაპირ კონტროლით, როგორც ეს მოცემულია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში, 3 ნანოწამების პულსის სიგანე მიიღება პირდაპირი მოდულაციის გზით. ჩანს, რომ პულსის დასაწყისში არის spike, რომელიც გამოწვეულია ლაზერული გადამზიდავის რელაქსაციით. თუ გსურთ მიიღოთ პულსი დაახლოებით 100 Picoseconds, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს spike. მაგრამ ჩვეულებრივ, ჩვენ არ გვინდა გვქონდეს ეს spike.

ჯამში

AOM შესაფერისია ოპტიკური ენერგიის გამომუშავებისთვის რამდენიმე ვატში და აქვს სიხშირის ცვლის ფუნქცია. EOM სწრაფია, მაგრამ წამყვანი სირთულე მაღალია და გადაშენების კოეფიციენტი დაბალია. SOM (SOA) არის ოპტიმალური გადაწყვეტა GHz სიჩქარისთვის და მაღალი გადაშენების თანაფარდობით, დაბალი ენერგიის მოხმარებით, მინიატურაციით და სხვა მახასიათებლებით. პირდაპირი ლაზერული დიოდები ყველაზე იაფი გამოსავალია, მაგრამ გაითვალისწინეთ სპექტრული მახასიათებლების ცვლილებები. თითოეულ მოდულაციის სქემას აქვს საკუთარი უპირატესობები და უარყოფითი მხარეები და მნიშვნელოვანია, რომ ზუსტად გააცნობიეროთ განაცხადის მოთხოვნები სქემის არჩევისას, და გაეცნოთ თითოეული სქემის უპირატესობებსა და უარყოფითი მხარეებს და შეარჩიოთ ყველაზე შესაფერისი სქემა. მაგალითად, განაწილებული ბოჭკოვანი შეგრძნების დროს, ტრადიციული AOM არის მთავარი, მაგრამ ზოგიერთ ახალ სისტემაში, SOA სქემების გამოყენება სწრაფად იზრდება, ზოგიერთ ქარის ლიდარის ტრადიციულ სქემებში იყენებენ ორეტაპიან AOM- ს, ახალი სქემის დიზაინს, რათა შეამციროს ღირებულება, შეამციროს ზომა და გააუმჯობესოს გადაშენების თანაფარდობა, მიიღება SOA სქემა. საკომუნიკაციო სისტემაში, დაბალი სიჩქარის სისტემა ჩვეულებრივ იღებს პირდაპირ მოდულაციის სქემას, ხოლო მაღალი სიჩქარის სისტემა ჩვეულებრივ იყენებს ელექტრო-ოპტიკური მოდულაციის სქემას.