Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Επισκόπηση τεσσάρων κοινών διαμορφωτών

Αυτή η εργασία εισάγει τέσσερις μεθόδους διαμόρφωσης (αλλαγή του πλάτους του λέιζερ στο χρονικό πεδίο νανοδευτερολέπτων ή υπονανοδευτερολέπτων) που χρησιμοποιούνται συχνότερα σε συστήματα οπτικών ινών. Αυτές περιλαμβάνουν AOM (ακουστοοπτική διαμόρφωση), EOM (ηλεκτροοπτική διαμόρφωση), SOM/SOA(ενίσχυση φωτός ημιαγωγού, γνωστή και ως διαμόρφωση ημιαγωγών), καιάμεση διαμόρφωση λέιζερΜεταξύ αυτών, ο AOM,ΑΠΕΤα SOM ανήκουν στην εξωτερική διαμόρφωση ή έμμεση διαμόρφωση.

1. Ακουστοοπτικός διαμορφωτής (AOM)

Η ακουστοοπτική διαμόρφωση είναι μια φυσική διαδικασία που χρησιμοποιεί ακουστοοπτικό φαινόμενο για τη φόρτωση πληροφοριών σε οπτικό φορέα. Κατά τη διαμόρφωση, το ηλεκτρικό σήμα (διαμόρφωση πλάτους) εφαρμόζεται πρώτα στον ηλεκτροακουστικό μετατροπέα, ο οποίος μετατρέπει το ηλεκτρικό σήμα σε υπερηχητικό πεδίο. Όταν το φωτεινό κύμα διέρχεται από το ακουστοοπτικό μέσο, ​​ο οπτικός φορέας διαμορφώνεται και γίνεται ένα κύμα διαμορφωμένης έντασης που μεταφέρει πληροφορίες λόγω της ακουστοοπτικής δράσης.

2. Ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής(ΑΠΕ)

Ένας ηλεκτροοπτικός διαμορφωτής είναι ένας διαμορφωτής που χρησιμοποιεί τα ηλεκτροοπτικά φαινόμενα ορισμένων ηλεκτροοπτικών κρυστάλλων, όπως οι κρύσταλλοι νιοβικού λιθίου (LiNb03), οι κρύσταλλοι GaAs (GaAs) και οι κρύσταλλοι τανταλικού λιθίου (LiTa03). Το ηλεκτροοπτικό φαινόμενο είναι ότι όταν εφαρμόζεται τάση στον ηλεκτροοπτικό κρύσταλλο, ο δείκτης διάθλασης του ηλεκτροοπτικού κρυστάλλου αλλάζει, με αποτέλεσμα αλλαγές στα χαρακτηριστικά του φωτεινού κύματος του κρυστάλλου, και πραγματοποιείται η διαμόρφωση της φάσης, του πλάτους, της έντασης και της κατάστασης πόλωσης του οπτικού σήματος.

Σχήμα: Τυπική διαμόρφωση κυκλώματος οδηγού EOM

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

Ο ημιαγωγικός οπτικός ενισχυτής (SOA) χρησιμοποιείται συνήθως για την ενίσχυση οπτικού σήματος, ο οποίος έχει τα πλεονεκτήματα του τσιπ, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της υποστήριξης για όλες τις ζώνες κ.λπ., και αποτελεί μια μελλοντική εναλλακτική λύση σε σχέση με τους παραδοσιακούς οπτικούς ενισχυτές όπως ο EDFA (Ενισχυτής οπτικών ινών με προσμίξεις ερβίου). Ένας ημιαγωγικός οπτικός διαμορφωτής (SOM) είναι η ίδια συσκευή με έναν ημιαγωγικό οπτικό ενισχυτή, 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 διαμορφωτής φωτός είναι ελαφρώς διαφορετικοί από αυτούς που χρησιμοποιούνται ως ενισχυτής. Όταν χρησιμοποιείται για ενίσχυση οπτικού σήματος, συνήθως παρέχεται ένα σταθερό ρεύμα οδήγησης στον SOA για να διασφαλιστεί ότι ο SOA λειτουργεί στην γραμμική περιοχή. Όταν χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση οπτικών παλμών, εισάγει συνεχή οπτικά σήματα στον SOA, χρησιμοποιεί ηλεκτρικούς παλμούς για να ελέγξει το ρεύμα οδήγησης του SOA και στη συνέχεια ελέγχει την κατάσταση εξόδου του SOA ως ενίσχυση/εξασθένηση. Χρησιμοποιώντας τα χαρακτηριστικά ενίσχυσης και εξασθένησης του SOA, αυτή η λειτουργία διαμόρφωσης έχει εφαρμοστεί σταδιακά σε ορισμένες νέες εφαρμογές, όπως η ανίχνευση οπτικών ινών, το LiDAR, η ιατρική απεικόνιση OCT και άλλοι τομείς. Ειδικά για ορισμένα σενάρια που απαιτούν σχετικά υψηλό όγκο, κατανάλωση ενέργειας και λόγο εξάλειψης.

4. Η άμεση διαμόρφωση λέιζερ μπορεί επίσης να διαμορφώσει το οπτικό σήμα ελέγχοντας άμεσα το ρεύμα πόλωσης λέιζερ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, ένα πλάτος παλμού 3 νανοδευτερόλεπτων επιτυγχάνεται μέσω άμεσης διαμόρφωσης. Μπορεί να φανεί ότι υπάρχει μια αιχμή στην αρχή του παλμού, η οποία προκαλείται από τη χαλάρωση του φορέα λέιζερ. Εάν θέλετε να λάβετε έναν παλμό περίπου 100 πικοδευτερόλεπτα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτήν την αιχμή. Αλλά συνήθως δεν θέλουμε να έχουμε αυτήν την αιχμή.

Ανακεφαλαιώνω

Το AOM είναι κατάλληλο για οπτική ισχύ εξόδου λίγων watt και διαθέτει λειτουργία μετατόπισης συχνότητας. Το EOM είναι γρήγορο, αλλά η πολυπλοκότητα της κίνησης είναι υψηλή και ο λόγος εξαφάνισης είναι χαμηλός. Το SOM (SOA) είναι η βέλτιστη λύση για ταχύτητα GHz και υψηλό λόγο εξαφάνισης, με χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, σμίκρυνση και άλλα χαρακτηριστικά. Οι άμεσες δίοδοι λέιζερ είναι η φθηνότερη λύση, αλλά να γνωρίζετε τις αλλαγές στα φασματικά χαρακτηριστικά. Κάθε σχήμα διαμόρφωσης έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα και είναι σημαντικό να κατανοείτε με ακρίβεια τις απαιτήσεις της εφαρμογής κατά την επιλογή ενός σχήματος και να είστε εξοικειωμένοι με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε σχήματος και να επιλέγετε το καταλληλότερο σχήμα. Για παράδειγμα, στην κατανεμημένη ανίχνευση οπτικών ινών, το παραδοσιακό AOM είναι το κύριο, αλλά σε ορισμένα νέα σχέδια συστημάτων, η χρήση σχημάτων SOA αυξάνεται ραγδαία. Σε ορισμένα παραδοσιακά σχήματα liDAR αιολικής ενέργειας χρησιμοποιείται AOM δύο σταδίων. Ο νέος σχεδιασμός σχήματος, προκειμένου να μειωθεί το κόστος, να μειωθεί το μέγεθος και να βελτιωθεί ο λόγος εξαφάνισης, υιοθετείται το σχήμα SOA. Στο σύστημα επικοινωνίας, το σύστημα χαμηλής ταχύτητας συνήθως υιοθετεί το σχήμα άμεσης διαμόρφωσης και το σύστημα υψηλής ταχύτητας συνήθως χρησιμοποιεί το σχήμα ηλεκτροοπτικής διαμόρφωσης.