Panoramica di quattru modulatori cumuni

Panoramica di quattru modulatori cumuni

Stu documentu presenta quattru metudi di modulazione (cambiendu l'amplitude laser in u duminiu di u tempu nanosegundu o subnanosecondu) chì sò più cumunimenti usati in sistemi laser di fibra. Questi includenu AOM (modulazione acusto-ottica), EOM (modulazione elettro-ottica), SOM/SOA(amplificazione di luce semiconductor cunnisciuta ancu cum'è modulazione di semiconductor), èmodulazione laser diretta. À mezu à elli, AOM,EOM,SOM appartene à a modulazione esterna, o a modulazione indiretta.

1. Modulatore acustu-otticu (AOM)

A modulazione acusto-ottica hè un prucessu fisicu chì usa l'effettu acusto-otticu per carica l'infurmazioni nantu à u trasportatore otticu. Quandu a modulazione, u signale elettricu (modulazione di amplitude) hè prima appiicata à u transducer elettro-acusticu, chì cunverte u signale elettricu in u campu ultrasonicu. Quandu l'onda di luce passa per u mediu acusto-otticu, u trasportatore otticu hè modulatu è diventa un'onda modulata in intensità chì porta l'infurmazioni per via di l'azzione acusto-ottica.

2. Modulatore elettro-otticu(EOM)

Un modulatore elettro-otticu hè un modulatore chì utilizza l'effetti elettro-ottici di certi cristalli elettro-ottici, cum'è i cristalli di niobate di litiu (LiNb03), i cristalli GaAs (GaAs) è i cristalli di tantalate di litiu (LiTa03). L'effettu elettro-otticu hè chì quandu a tensione hè appiicata à u cristallu elettro-otticu, l'indice di rifrazione di u cristalu elettro-otticu cambierà, risultatu in cambiamenti in e caratteristiche di l'onda di luce di u cristalu, è a modulazione di a fase, amplitude, intensità è u statu di polarizazione di u signale otticu hè realizatu.

Figura: Configurazione tipica di u circuitu di driver EOM

3. Semiconductor Modulator Optical / Semiconductor Optical Amplifier (SOM / SOA)

L'amplificatore otticu Semiconductor (SOA) hè generalmente utilizatu per l'amplificazione di u signale otticu, chì hà i vantaghji di chip, cunsumu d'energia bassu, supportu per tutte e bande, etc., è hè una futura alternativa à l'amplificatori ottici tradiziunali cum'è EDFA (Amplificatore in fibra drogata à l'erbiu). Un modulatore otticu semiconductor (SOM) hè u stessu dispositivu cum'è un amplificatore otticu semiconductor, ma a manera chì hè utilizata hè ligeramente sfarente da a manera chì hè utilizata cù un amplificatore SOA tradiziunale, è l'indicatori chì si focalizeghja quandu hè utilizatu com'è U modulatore di luce sò un pocu sfarente da quelli utilizati com'è amplificatore. Quandu s'utilice per l'amplificazione di u signale otticu, un currente di guida stabile hè generalmente furnitu à u SOA per assicurà chì u SOA travaglia in a regione lineale; Quandu hè utilizatu per modulà impulsi ottici, inserisce segnali ottichi cuntinui à u SOA, usa impulsi elettrici per cuntrullà u currente di l'unità SOA, è poi cuntrullà u statu di output SOA cum'è amplificazione / attenuazione. Utilizendu e caratteristiche di l'amplificazione è l'attenuazione SOA, stu modu di modulazione hè statu appiicatu gradualmente à alcune applicazioni novi, cum'è a sensazione di fibra ottica, LiDAR, imaging medicale OCT è altri campi. In particulare per certi scenarii chì necessitanu un voluminu relativamente altu, u cunsumu di energia è u rapportu di estinzione.

4. A modulazione diretta di laser pò ancu modulà u signale otticu cuntrullà direttamente u currente di preghjudiziu laser, cum'è mostra in a figura sottu, una larghezza di impulsu di 3 nanosecondi hè ottenuta da a modulazione diretta. Pò esse vistu chì ci hè un spike à u principiu di u pulse, chì hè purtatu da a rilassazione di u trasportatore laser. Se vulete ottene un impulsu di circa 100 picosecondi, pudete aduprà stu spike. Ma di solitu ùn vulemu micca avè stu spike.

Riassume

AOM hè adattatu per l'output di putenza ottica in pochi watt è hà una funzione di cambiamentu di frequenza. EOM hè veloce, ma a cumplessità di u drive hè alta è u rapportu di estinzione hè bassu. SOM (SOA) hè a suluzione ottima per a velocità di GHz è un altu rapportu di estinzione, cun un bassu cunsumu d'energia, miniaturizazione è altre caratteristiche. I diodi laser diretti sò a suluzione più economica, ma sia attentu à i cambiamenti in e caratteristiche spettrali. Ogni schema di modulazione hà i so vantaghji è disadvantages, è hè impurtante per capiscenu accuratamente i requisiti di l'applicazione quandu sceglite un schema, è esse familiarizatu cù i vantaghji è i disadvantages di ogni schema, è sceglie u schema più adattatu. Per esempiu, in u sensu di fibra distribuitu, l'AOM tradiziunale hè u principale, ma in certi novi disinni di sistema, l'usu di schemi SOA hè crescente rapidamente, in certi schemi tradiziunali di liDAR di u ventu usanu AOM in dui fasi, u novu disignu schema in ordine per riduce u costu, riduce a taglia, è migliurà u rapportu di estinzione, u schema SOA hè aduttatu. In u sistema di cumunicazione, u sistema di bassa velocità di solitu adopta u schema di modulazione diretta, è u sistema d'alta veloce generalmente usa u schema di modulazione elettro-ottica.