Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Αυτή η εργασία εισάγει τέσσερις μεθόδους διαμόρφωσης (αλλαγή του πλάτους του λέιζερ στον τομέα του χρόνου νανοδευτερόλεπτο ή υπονανοδευτερόλεπτο) που χρησιμοποιούνται πιο συχνά σε συστήματα λέιζερ ινών. Αυτά περιλαμβάνουν AOM (ακουστο-οπτική διαμόρφωση), EOM (ηλεκτροοπτική διαμόρφωση), SOM/SOA(ενίσχυση φωτός ημιαγωγών επίσης γνωστή ως διαμόρφωση ημιαγωγών), καιάμεση διαμόρφωση λέιζερ. Μεταξύ αυτών, ο ΑΟΜ,ΕΟΜ,Οι SOM ανήκουν σε εξωτερική διαμόρφωση ή έμμεση διαμόρφωση.

1. Ακουστο-οπτικός διαμορφωτής (AOM)

Η ακουστικο-οπτική διαμόρφωση είναι μια φυσική διαδικασία που χρησιμοποιεί ακουστικό-οπτικό εφέ για να φορτώσει πληροφορίες σε οπτικό φορέα. Κατά τη διαμόρφωση, το ηλεκτρικό σήμα (διαμόρφωση πλάτους) εφαρμόζεται πρώτα στον ηλεκτροακουστικό μορφοτροπέα, ο οποίος μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε υπερηχητικό πεδίο. Όταν το κύμα φωτός διέρχεται από το ακουστικό-οπτικό μέσο, ​​ο οπτικός φορέας διαμορφώνεται και μετατρέπεται σε διαμορφωμένο κύμα που μεταφέρει πληροφορίες λόγω της ακουστικο-οπτικής δράσης

2. Ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής(EOM)

Ένας ηλεκτρο-οπτικός διαμορφωτής είναι ένας διαμορφωτής που χρησιμοποιεί τα ηλεκτρο-οπτικά αποτελέσματα ορισμένων ηλεκτρο-οπτικών κρυστάλλων, όπως οι κρύσταλλοι νιοβικού λιθίου (LiNb03), οι κρύσταλλοι GaAs (GaAs) και οι κρύσταλλοι τανταλικού λιθίου (LiTa03). Το ηλεκτροοπτικό αποτέλεσμα είναι ότι όταν εφαρμόζεται η τάση στον ηλεκτροοπτικό κρύσταλλο, ο δείκτης διάθλασης του ηλεκτροοπτικού κρυστάλλου θα αλλάξει, με αποτέλεσμα αλλαγές στα χαρακτηριστικά των κυμάτων φωτός του κρυστάλλου και στη διαμόρφωση της φάσης, Πραγματοποιείται το πλάτος, η ένταση και η κατάσταση πόλωσης του οπτικού σήματος.

Εικόνα: Τυπική διαμόρφωση του κυκλώματος οδηγού EOM

3. Οπτικός διαμορφωτής ημιαγωγών/οπτικός ενισχυτής ημιαγωγών (SOM/SOA)

Ο οπτικός ενισχυτής ημιαγωγών (SOA) χρησιμοποιείται συνήθως για την ενίσχυση οπτικού σήματος, ο οποίος έχει τα πλεονεκτήματα του τσιπ, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, υποστήριξη για όλες τις ζώνες κ.λπ., και είναι μια μελλοντική εναλλακτική στους παραδοσιακούς οπτικούς ενισχυτές όπως ο EDFA (Ενισχυτής ινών με πρόσμιξη ερβίου). Ένας οπτικός διαμορφωτής ημιαγωγών (SOM) είναι η ίδια συσκευή με έναν οπτικό ενισχυτή ημιαγωγών, αλλά ο τρόπος χρήσης του είναι ελαφρώς διαφορετικός από τον τρόπο που χρησιμοποιείται με έναν παραδοσιακό ενισχυτή SOA και οι δείκτες στους οποίους εστιάζει όταν χρησιμοποιείται ως οι διαμορφωτές φωτός είναι ελαφρώς διαφορετικοί από αυτούς που χρησιμοποιούνται ως ενισχυτής. Όταν χρησιμοποιείται για ενίσχυση οπτικού σήματος, ένα σταθερό ρεύμα οδήγησης παρέχεται συνήθως στο SOA για να διασφαλιστεί ότι το SOA λειτουργεί στη γραμμική περιοχή. Όταν χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση οπτικών παλμών, εισάγει συνεχή οπτικά σήματα στο SOA, χρησιμοποιεί ηλεκτρικούς παλμούς για τον έλεγχο του ρεύματος κίνησης SOA και, στη συνέχεια, ελέγχει την κατάσταση εξόδου SOA ως ενίσχυση/εξασθένιση. 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 ιατρική απεικόνιση OCT και άλλα πεδία. Ειδικά για ορισμένα σενάρια που απαιτούν σχετικά υψηλή ένταση, κατανάλωση ενέργειας και αναλογία κατάσβεσης.

4. Η άμεση διαμόρφωση λέιζερ μπορεί επίσης να διαμορφώσει το οπτικό σήμα ελέγχοντας απευθείας το ρεύμα πόλωσης λέιζερ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, λαμβάνεται ένα πλάτος παλμού 3 νανοδευτερόλεπτων μέσω της άμεσης διαμόρφωσης. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχει μια ακίδα στην αρχή του παλμού, η οποία 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 αυτή την αιχμή.

Ανακεφαλαιώνω

Το AOM είναι κατάλληλο για οπτική ισχύ εξόδου σε λίγα watt και έχει λειτουργία μετατόπισης συχνότητας. Το EOM είναι γρήγορο, αλλά η πολυπλοκότητα της μονάδας είναι υψηλή και η αναλογία απόσβεσης είναι χαμηλή. Το SOM (SOA) είναι η βέλτιστη λύση για ταχύτητα GHz και υψηλή αναλογία απόσβεσης, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, σμίκρυνση και άλλα χαρακτηριστικά. Οι άμεσες δίοδοι λέιζερ είναι η φθηνότερη λύση, αλλά έχετε υπόψη σας τις αλλαγές στα φασματικά χαρακτηριστικά. Κάθε σχήμα διαμόρφωσης έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και είναι σημαντικό να κατανοήσετε με ακρίβεια τις απαιτήσεις εφαρμογής κατά την επιλογή ενός σχήματος και να εξοικειωθείτε με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε σχήματος και να επιλέξετε το καταλληλότερο σχήμα. Για παράδειγμα, στην ανίχνευση κατανεμημένων ινών, το παραδοσιακό AOM είναι το κύριο, αλλά σε ορισμένα νέα σχέδια συστημάτων, η χρήση των σχημάτων SOA αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς, σε ορισμένα παραδοσιακά συστήματα wind liDAR χρησιμοποιούν AOM δύο σταδίων, το νέο σχέδιο για να μειώστε το κόστος, μειώστε το μέγεθος και βελτιώστε την αναλογία εξαφάνισης, υιοθετείται το σχέδιο SOA. Στο σύστημα επικοινωνίας, το σύστημα χαμηλής ταχύτητας υιοθετεί συνήθως το σχέδιο άμεσης διαμόρφωσης και το σύστημα υψηλής ταχύτητας χρησιμοποιεί συνήθως το σχήμα ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης.