Iwwersiicht iwwer véier üblech Modulatoren

Iwwersiicht iwwer véier üblech Modulatoren

Dësen Artikel stellt véier Modulatiounsmethoden vir (Ännerung vun der Laseramplitude am Nanosekonnen- oder Subnanosekonnenzäitberäich), déi am heefegsten a Faserlasersystemer benotzt ginn. Dozou gehéieren AOM (akustooptesch Modulatioun), EOM (elektrooptesch Modulatioun), SOM/SOA(Hallefleiterliichtverstärkung och bekannt als Hallefleitermodulatioun), andirekt LasermodulatiounËnnert hinnen, AOM,EOMSOM gehéieren zu der externer Modulatioun oder indirekter Modulatioun.

1. Akusto-optesche Modulator (AOM)

Akusto-optesch Modulatioun ass e physikalesche Prozess, deen den akusto-opteschen Effekt benotzt fir Informatioun op en opteschen Träger ze lueden. Beim Moduléiere gëtt den elektresche Signal (Amplitudenmodulatioun) als éischt op den elektroakusteschen Transducer ugewannt, deen den elektresche Signal an en Ultraschallfeld ëmwandelt. Wann d'Liichtwell duerch den akusto-opteschen Medium geet, gëtt den opteschen Träger moduléiert a gëtt zu enger intensiv moduléierter Well, déi Informatioun transportéiert wéinst der akusto-optescher Aktioun.

2. Elektro-optesche Modulator(EOM)

En elektrooptesche Modulator ass e Modulator, deen d'elektrooptesch Effekter vu bestëmmten elektrooptesche Kristaller notzt, wéi Lithiumniobatkristaller (LiNb03), GaAs-Kristaller (GaAs) a Lithiumtantalatkristaller (LiTa03). Den elektroopteschen Effekt besteet doran, datt wann d'Spannung op den elektrooptesche Kristall ugewannt gëtt, de Breechungsindex vum elektrooptesche Kristall sech ännert, wat zu Ännerungen an de Liichtwelleeegeschafte vum Kristall féiert, an d'Moduléierung vun der Phas, der Amplitude, der Intensitéit an dem Polarisatiounszoustand vum optesche Signal realiséiert gëtt.

Figur: Typesch Konfiguratioun vun engem EOM-Treiberkrees

3. Hallefleiteropteschen Modulator/Hallefleiteropteschen Verstärker (SOM/SOA)

En opteschen Hallefleiterverstärker (SOA) gëtt normalerweis fir d'optesch Signalverstärkung benotzt, wat d'Virdeeler vun engem Chip, engem niddrege Stroumverbrauch, Ënnerstëtzung fir all Bänner, etc. huet, an eng zukünfteg Alternativ zu traditionellen optesche Verstärker wéi EDFA ( ass).Erbium-dotierte Faserverstärker). E Hallefleederopteschen Modulator (SOM) ass datselwecht Apparat wéi e Hallefleederopteschen Verstärker, awer seng Benotzung ass liicht anescht wéi bei engem traditionellen SOA-Verstärker, an d'Indikatoren, op déi hie sech konzentréiert, wann e als Liichtmodulator benotzt gëtt, sinn liicht anescht wéi déi, déi als Verstärker benotzt ginn. Wann e fir d'Verstärkung vun optesche Signaler benotzt gëtt, gëtt normalerweis e stabile Fuerstroum un den SOA geliwwert, fir sécherzestellen, datt den SOA am lineare Beräich funktionéiert; Wann e benotzt gëtt fir optesch Impulser ze moduléieren, gëtt en kontinuéierlech optesch Signaler un den SOA geliwwert, benotzt elektresch Impulser fir den SOA-Undriffsstroum ze kontrolléieren an dann den SOA-Ausgangszoustand als Verstärkung/Dämpfung ze kontrolléieren. Mat Hëllef vun den SOA-Verstärkungs- an Dämpfungscharakteristiken gouf dëse Modulatiounsmodus lues a lues op nei Uwendungen ugewannt, wéi z. B. optesch Faserdetektioun, LiDAR, OCT-medizinesch Bildgebung an aner Beräicher. Besonnesch fir verschidde Szenarien, déi e relativ héije Volumen, Stroumverbrauch an Extinktiounsverhältnis erfuerderen.

4. Laserdirektmodulatioun kann och den optesche Signal moduléieren andeems de Laser-Biasstroum direkt kontrolléiert gëtt, wéi an der Figur hei ënnendrënner gewisen, gëtt eng Pulsbreet vun 3 Nanosekonnen duerch direkt Modulatioun kritt. Et ass ze gesinn, datt et e Spike um Ufank vum Puls gëtt, deen duerch d'Entspanung vum Laserträger verursaacht gëtt. Wann Dir e Puls vu ronn 100 Picosekonnen wëllt kréien, kënnt Dir dëse Spike benotzen. Mee normalerweis wëlle mir dëse Spike net hunn.

Resumé

AOM ass gëeegent fir eng optesch Leeschtung vun e puer Watt an huet eng Frequenzverschiebungsfunktioun. EOM ass séier, awer d'Undriffskomplexitéit ass héich an d'Extinktiounsverhältnis ass niddreg. SOM (SOA) ass déi optimal Léisung fir GHz-Geschwindegkeet an en héijen Extinktiounsverhältnis, mat engem niddrege Stroumverbrauch, Miniaturiséierung an aner Funktiounen. Direkt Laserdioden sinn déi bëllegst Léisung, awer passt op Ännerungen an de spektrale Charakteristiken op. All Modulatiounsschema huet seng eege Vir- an Nodeeler, an et ass wichteg, d'Ufuerderunge vun der Applikatioun genee ze verstoen, wann Dir e Schema wielt, a mat de Vir- an Nodeeler vun all Schema vertraut ze sinn, an dat passendst Schema ze wielen. Zum Beispill, bei der verdeelter Fasersensorung ass den traditionellen AOM den Haaptprogramm, awer a verschiddenen neie Systemdesignen wiisst d'Benotzung vu SOA-Schemaen séier, a verschiddenen Wind-LiDAR-Schemaen benotzen traditionell Schemaen zweestufeg AOM, an den neie Schemadesign, fir d'Käschten ze reduzéieren, d'Gréisst ze reduzéieren an d'Extinktiounsverhältnis ze verbesseren, gëtt den SOA-Schema ugeholl. Am Kommunikatiounssystem adoptéiert de Low-Speed-System normalerweis den direkten Modulatiounsschema, an den High-Speed-System benotzt normalerweis den elektroopteschen Modulatiounsschema.