Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Το παρόν έγγραφο εισάγει τέσσερις μεθόδους διαμόρφωσης (αλλάζοντας το εύρος λέιζερ στον τομέα χρόνου νανοδευτερόλεπτου ή του υποδοειδούς) που χρησιμοποιούνται συνήθως στα συστήματα λέιζερ ινών. Αυτά περιλαμβάνουν AOM (ακουστική οπτική διαμόρφωση), EOM (ηλεκτρο-οπτική διαμόρφωση), SOM/Σόα(ενίσχυση φωτός ημιαγωγού επίσης γνωστή ως διαμόρφωση ημιαγωγού) καιάμεση διαμόρφωση λέιζερ. Μεταξύ αυτών, AOM,Ετησίως, SOM ανήκει στην εξωτερική διαμόρφωση ή έμμεση διαμόρφωση.

1. Ακουστο-οπτικός διαμορφωτής (AOM)

Η ακουστική οπτική διαμόρφωση είναι μια φυσική διαδικασία που χρησιμοποιεί ακουστική οπτική επίδραση για να φορτώσει πληροφορίες στον οπτικό φορέα. Κατά τη διαμόρφωση, το ηλεκτρικό σήμα (διαμόρφωση πλάτους) εφαρμόζεται πρώτα στον ηλεκτρο-ακουστικό μορφοτροπέα, ο οποίος μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε υπερηχητικό πεδίο. Όταν το φως του φωτός διέρχεται από το ακουστικό-οπτικό μέσο, ​​ο οπτικός φορέας διαμορφώνεται και γίνεται ένα κυματοειδές κύμα που διαμορφώνεται από ένταση λόγω της ακουστικής δράσης

2. Ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτής(EOM)

Ένας ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτής είναι ένας διαμορφωτής που χρησιμοποιεί τις ηλεκτρο-οπτικές επιδράσεις ορισμένων ηλεκτρο-οπτικών κρυστάλλων, όπως κρυστάλλους νιοβαλικού λιθίου (LinB03), κρυστάλλους GaAs (GaAs) και κρυστάλλους τανταλικού λιθίου (LITA03). Το ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα είναι ότι όταν η τάση εφαρμόζεται στον ηλεκτρο-οπτικό κρύσταλλο, ο δείκτης διάθλασης του ηλεκτρο-οπτικού κρυστάλλου θα αλλάξει, με αποτέλεσμα οι μεταβολές των χαρακτηριστικών του φωτός του κρυστάλλου και η διαμόρφωση της φάσης, του εύρους, της έντασης και της πόλης του οπτικού σήματος πραγματοποιείται.

Εικόνα: Τυπική διαμόρφωση του κυκλώματος οδηγού EOM

3. Οπτικός ενισχυτής οπτικού διαμορφωτή ημιαγωγού/ημιαγωγού (SOM/SOA)

Ο οπτικός ενισχυτής ημιαγωγού (SOA) χρησιμοποιείται συνήθως για την ενίσχυση του οπτικού σήματος, η οποία έχει τα πλεονεκτήματα του τσιπ, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της υποστήριξης για όλες τις ζώνες κλπ. Και αποτελεί μελλοντική εναλλακτική λύση στους παραδοσιακούς οπτικούς ενισχυτές όπως το EDFA (Ενισχυτής ινών με πρόσκρουση). Ένας οπτικός διαμορφωτής ημιαγωγών (SOM) είναι η ίδια συσκευή με έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγού, αλλά ο τρόπος με τον οποίο χρησιμοποιείται είναι ελαφρώς διαφορετικός από τον τρόπο που χρησιμοποιείται με έναν παραδοσιακό ενισχυτή SOA και οι δείκτες που επικεντρώνονται στο όταν χρησιμοποιείται ως διαμορφωτής φωτός είναι ελαφρώς διαφορετικός από αυτούς που χρησιμοποιούνται ως ενισχυτής. Όταν χρησιμοποιείται για την ενίσχυση του οπτικού σήματος, παρέχεται συνήθως ένα σταθερό ρεύμα οδήγησης στο SOA για να εξασφαλίσει ότι το SOA λειτουργεί στη γραμμική περιοχή. Όταν χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση των οπτικών παλμών, εισάγει συνεχή οπτικά σήματα στο SOA, χρησιμοποιεί ηλεκτρικούς παλμούς για να ελέγξει το ρεύμα κίνησης SOA και στη συνέχεια να ελέγχει την κατάσταση εξόδου SOA ως ενίσχυση/εξασθένηση. Χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά ενίσχυσης και εξασθένησης SOA, αυτός ο τρόπος διαμόρφωσης έχει εφαρμοστεί σταδιακά σε ορισμένες νέες εφαρμογές, όπως η ανίχνευση οπτικών ινών, το LIDAR, η OCT Medical Imaging και άλλοι τομείς. Ειδικά για ορισμένα σενάρια που απαιτούν σχετικά υψηλό όγκο, κατανάλωση ενέργειας και εξαφάνιση.

4. Η άμεση διαμόρφωση λέιζερ μπορεί επίσης να ρυθμίσει το οπτικό σήμα ελέγχοντας άμεσα το ρεύμα μεροληψίας λέιζερ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, ένα πλάτος παλμού 3 νανοδευτερόλεπτου λαμβάνεται μέσω άμεσης διαμόρφωσης. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχει μια ακίδα στην αρχή του παλμού, που προκαλείται από τη χαλάρωση του φορέα λέιζερ. Εάν θέλετε να πάρετε έναν παλμό περίπου 100 picoseconds, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την ακίδα. Αλλά συνήθως δεν θέλουμε να έχουμε αυτήν την ακίδα.

Ανακεφαλαιώνω

Το AOM είναι κατάλληλο για οπτική ισχύς σε λίγα watts και έχει λειτουργία μετατόπισης συχνότητας. Το EOM είναι γρήγορο, αλλά η πολυπλοκότητα της κίνησης είναι υψηλή και ο λόγος εξαφάνισης είναι χαμηλή. Το SOM (SOA) είναι η βέλτιστη λύση για την ταχύτητα GHz και τον υψηλό λόγο εξαφάνισης, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μικροσκοπική και άλλα χαρακτηριστικά. Οι άμεσες δίοδοι λέιζερ είναι η φθηνότερη λύση, αλλά γνωρίζετε τις αλλαγές στα φασματικά χαρακτηριστικά. Κάθε σχήμα διαμόρφωσης έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και είναι σημαντικό να κατανοήσουμε με ακρίβεια τις απαιτήσεις εφαρμογής κατά την επιλογή ενός συστήματος και να γνωρίζουμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε σχήματος και να επιλέξετε το καταλληλότερο σχέδιο. Για παράδειγμα, στην κατανεμημένη ανίχνευση ινών, το παραδοσιακό AOM είναι το κύριο, αλλά σε ορισμένα νέα σχέδια του συστήματος, η χρήση των συστημάτων SOA αυξάνεται ταχύτατα, σε ορισμένα παραδοσιακά συστήματα Wind Lidar χρησιμοποιούν το AOM δύο σταδίων, ο νέος σχεδιασμός του σχεδίου για να μειωθεί το κόστος, να μειώσει το μέγεθος και να βελτιωθεί η αναλογία εξαφάνισης, υιοθετείται το σχήμα SOA. Στο σύστημα επικοινωνίας, το σύστημα χαμηλής ταχύτητας υιοθετεί συνήθως το σχήμα άμεσης διαμόρφωσης και το σύστημα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιεί συνήθως το ηλεκτρο-οπτικό σχήμα διαμόρφωσης.