Panoramica di quattru modulatori cumuni

Panoramica di quattru modulatori cumuni

Questu articulu presenta quattru metudi di modulazione (cambiendu l'amplitude di u laser in u duminiu di u tempu di nanosecondi o subnanosecondi) chì sò i più cumunimenti usati in i sistemi laser à fibra. Quessi includenu AOM (modulazione acusto-ottica), EOM (modulazione elettro-ottica), SOM/SOA(amplificazione di luce à semiconduttori cunnisciuta ancu cum'è modulazione à semiconduttori), èmodulazione laser direttaTrà elli, AOM,EOM, SOM appartene à a modulazione esterna, o modulazione indiretta.

1. Modulatore acusto-otticu (AOM)

A modulazione acusto-ottica hè un prucessu fisicu chì usa l'effettu acusto-otticu per caricà l'infurmazioni nantu à u purtatore otticu. Quandu si modula, u signale elettricu (modulazione d'ampiezza) hè prima applicatu à u trasduttore elettroacustico, chì cunverte u signale elettricu in campu ultrasonicu. Quandu l'onda luminosa passa per u mezu acusto-otticu, u purtatore otticu hè modulatu è diventa un'onda d'intensità modulata chì porta l'infurmazioni per via di l'azione 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 niobatu di litiu (LiNb03), i cristalli di GaAs (GaAs) è i cristalli di tantalatu di litiu (LiTa03). L'effettu elettro-otticu hè chì quandu a tensione hè applicata à u cristallu elettro-otticu, l'indice di rifrazione di u cristallu elettro-otticu cambia, risultendu in cambiamenti in e caratteristiche di l'onda luminosa di u cristallu, è a modulazione di a fase, l'ampiezza, l'intensità è u statu di polarizazione di u signale otticu hè realizata.

Figura: Cunfigurazione tipica di u circuitu di driver EOM

3. Modulatore otticu à semiconduttori/Amplificatore otticu à semiconduttori (SOM/SOA)

L'amplificatore otticu à semiconduttore (SOA) hè generalmente adupratu per l'amplificazione di u signale otticu, chì hà i vantaghji di u chip, u cunsumu energeticu bassu, u supportu per tutte e bande, ecc., è hè una alternativa futura à l'amplificatori ottici tradiziunali cum'è EDFA (Amplificatore di fibra dopatu à l'erbiuUn modulatore otticu à semiconduttore (SOM) hè u listessu dispusitivu chè un amplificatore otticu à semiconduttore, ma u modu in cui hè adupratu hè ligeramente differente da u modu in cui hè adupratu cù un amplificatore SOA tradiziunale, è l'indicatori nantu à i quali si cuncentra quandu hè adupratu cum'è modulatore di luce sò ligeramente diffirenti da quelli aduprati cum'è amplificatore. Quandu hè adupratu per l'amplificazione di u signale otticu, una corrente di guida stabile hè generalmente furnita à u SOA per assicurà chì u SOA funziona in a regione lineare; Quandu hè adupratu per modulà impulsi ottici, immette signali ottici cuntinui à u SOA, usa impulsi elettrichi per cuntrullà a corrente di guida SOA, è dopu cuntrolla u statu di uscita SOA cum'è amplificazione/attenuazione. Aduprendu e caratteristiche di amplificazione è attenuazione SOA, sta modalità di modulazione hè stata gradualmente applicata à alcune nuove applicazioni, cum'è u rilevamentu di fibre ottiche, LiDAR, imaging medicale OCT è altri campi. In particulare per alcuni scenarii chì richiedenu un vulume relativamente altu, un cunsumu di energia è un rapportu di estinzione.

4. A modulazione diretta laser pò ancu modulà u signale otticu cuntrullendu direttamente a corrente di polarizazione laser, cum'è mostratu in a figura sottu, una larghezza d'impulsu di 3 nanosecondi hè ottenuta per via di a modulazione diretta. Si pò vede chì ci hè un piccu à l'iniziu di l'impulsu, chì hè causatu da u rilassamentu di u purtatore laser. Sè vo vulete ottene un impulsu di circa 100 picosecondi, pudete aduprà stu piccu. Ma di solitu ùn vulemu micca avè stu piccu.

Riassume

L'AOM hè adattatu per una putenza ottica di pochi watt è hà una funzione di cambiamentu di frequenza. L'EOM hè veloce, ma a cumplessità di l'azionamentu hè alta è u rapportu di estinzione hè bassu. U SOM (SOA) hè a suluzione ottima per a velocità GHz è l'altu rapportu di estinzione, cù un cunsumu energeticu bassu, miniaturizazione è altre caratteristiche. I diodi laser diretti sò a suluzione più economica, ma tenete contu di i cambiamenti in e caratteristiche spettrali. Ogni schema di modulazione hà i so vantaghji è svantaghji, è hè impurtante capisce accuratamente i requisiti di l'applicazione quandu si sceglie un schema, è esse familiarizatu cù i vantaghji è i svantaghji di ogni schema, è sceglie u schema più adattatu. Per esempiu, in u rilevamentu di fibre distribuite, l'AOM tradiziunale hè u principale, ma in certi novi disinni di sistemi, l'usu di schemi SOA cresce rapidamente, in certi schemi tradiziunali di liDAR eolici utilizanu AOM à dui stadi, u novu disignu di schema per riduce u costu, riduce a dimensione è migliurà u rapportu di estinzione, u schema SOA hè aduttatu. In u sistema di cumunicazione, u sistema à bassa velocità di solitu adotta u schema di modulazione diretta, è u sistema à alta velocità di solitu usa u schema di modulazione elettro-ottica.