Overzicht van vier veel voorkomende modulatoren
Dit artikel introduceert vier modulatiemethoden (het veranderen van de laseramplitude in het tijdsdomein van nanoseconden of subnanoseconden) die het meest worden gebruikt in fiberlasersystemen. Deze omvatten AOM (akoestisch-optische modulatie), EOM (elektro-optische modulatie), SOM/SOA(halfgeleiderlichtversterking, ook bekend als halfgeleidermodulatie), endirecte lasermodulatie. Onder hen AOM,EOM,SOM behoort tot externe modulatie of indirecte modulatie.
1. Akoestisch-optische modulator (AOM)
Akoestisch-optische modulatie is een fysiek proces dat gebruik maakt van een akoestisch-optisch effect om informatie op een optische drager te laden. Bij het moduleren wordt het elektrische signaal (amplitudemodulatie) eerst toegevoerd aan de elektro-akoestische transducer, die het elektrische signaal omzet in een ultrasoon veld. Wanneer de lichtgolf door het akoesto-optische medium gaat, wordt de optische drager gemoduleerd en wordt deze een intensiteitsgemoduleerde golf die informatie draagt als gevolg van de akoesto-optische actie.
2. Elektro-optische modulator(EOM)
Een elektro-optische modulator is een modulator die gebruik maakt van de elektro-optische effecten van bepaalde elektro-optische kristallen, zoals lithiumniobaatkristallen (LiNb03), GaAs-kristallen (GaAs) en lithiumtantalaatkristallen (LiTa03). Het elektro-optische effect is dat wanneer de spanning wordt aangelegd op het elektro-optische kristal, de brekingsindex van het elektro-optische kristal zal veranderen, wat resulteert in veranderingen in de lichtgolfkarakteristieken van het kristal en de modulatie van de fase. amplitude, intensiteit en polarisatietoestand van het optische signaal worden gerealiseerd.
Afbeelding: Typische configuratie van het EOM-stuurcircuit
3. Halfgeleider optische modulator/halfgeleider optische versterker (SOM/SOA)
Halfgeleider optische versterker (SOA) wordt meestal gebruikt voor optische signaalversterking, wat de voordelen heeft van een chip, een laag stroomverbruik, ondersteuning voor alle banden, enz., en is een toekomstig alternatief voor traditionele optische versterkers zoals EDFA (Erbium-gedoteerde vezelversterker). Een halfgeleider optische modulator (SOM) is hetzelfde apparaat als een optische halfgeleiderversterker, maar de manier waarop deze wordt gebruikt verschilt enigszins van de manier waarop deze wordt gebruikt met een traditionele SOA-versterker, en de indicatoren waarop deze zich richt wanneer deze wordt gebruikt als een lichtmodulatoren verschillen enigszins van de modulatoren die als versterker worden gebruikt. Bij gebruik voor optische signaalversterking wordt doorgaans een stabiele stuurstroom aan de SOA geleverd om ervoor te zorgen dat de SOA in het lineaire gebied werkt; Wanneer het wordt gebruikt om optische pulsen te moduleren, voert het continue optische signalen in naar de SOA, gebruikt het elektrische pulsen om de SOA-aandrijfstroom te regelen en bestuurt vervolgens de SOA-uitgangsstatus als versterking/verzwakking. Met behulp van de SOA-versterkings- en verzwakkingskarakteristieken is deze modulatiemodus geleidelijk toegepast op enkele nieuwe toepassingen, zoals optische vezeldetectie, LiDAR, OCT medische beeldvorming en andere gebieden. Vooral voor sommige scenario's die een relatief hoog volume, stroomverbruik en uitstervingsratio vereisen.
4. Directe lasermodulatie kan het optische signaal ook moduleren door de laservoorspanningsstroom rechtstreeks te regelen, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Door directe modulatie wordt een pulsbreedte van 3 nanoseconden verkregen. Te zien is dat er een piek is aan het begin van de puls, die wordt veroorzaakt door de relaxatie van de laserdrager. Als je een hartslag van ongeveer 100 picoseconden wilt krijgen, kun je deze piek gebruiken. Maar meestal willen we deze piek niet hebben.
Samenvattend
AOM is geschikt voor een optisch uitgangsvermogen van enkele watt en beschikt over een frequentieverschuivingsfunctie. EOM is snel, maar de complexiteit van de schijf is hoog en de uitdovingsratio is laag. SOM (SOA) is de optimale oplossing voor GHz-snelheid en hoge uitdovingsratio, met een laag stroomverbruik, miniaturisatie en andere functies. Directe laserdiodes zijn de goedkoopste oplossing, maar houd rekening met veranderingen in de spectrale kenmerken. Elk modulatieschema heeft zijn eigen voor- en nadelen, en het is belangrijk om de toepassingsvereisten nauwkeurig te begrijpen bij het kiezen van een schema, en bekend te zijn met de voor- en nadelen van elk schema, en het meest geschikte schema te kiezen. Bij gedistribueerde glasvezeldetectie is de traditionele AOM bijvoorbeeld de belangrijkste, maar in sommige nieuwe systeemontwerpen groeit het gebruik van SOA-schema's snel, in sommige windrichtingen gebruiken traditionele LiDAR-schema's tweetraps AOM, het nieuwe schemaontwerp om Om de kosten te verlagen, de omvang te verkleinen en de uitstervingsratio te verbeteren, wordt het SOA-schema aangenomen. In het communicatiesysteem gebruikt het lagesnelheidssysteem gewoonlijk het directe modulatieschema, en het hogesnelheidssysteem gebruikt gewoonlijk het elektro-optische modulatieschema.
Posttijd: 26 november 2024