Агляд чатырох распаўсюджаных мадулятараў

Агляд чатырох распаўсюджаных мадулятараў

У гэтым артыкуле прадстаўлены чатыры метады мадуляцыі (змена амплітуды лазера ў нанасекунднай або субнанасекунднай часовай вобласці), якія найбольш часта выкарыстоўваюцца ў валаконных лазерных сістэмах. Да іх адносяцца AOM (акустааптычная мадуляцыя), EOM (электрааптычная мадуляцыя), SOM/SOA(паўправадніковае ўзмацненне святла, таксама вядомае як паўправадніковая мадуляцыя), іпрамая лазерная мадуляцыяСярод іх AOM,МНВ,SOM адносяцца да знешняй мадуляцыі або ўскоснай мадуляцыі.

1. Акустааптычны мадулятар (АОМ)

Акустааптычная мадуляцыя — гэта фізічны працэс, які выкарыстоўвае акустааптычны эфект для загрузкі інфармацыі на аптычны носьбіт. Пры мадуляцыі электрычны сігнал (амплітудная мадуляцыя) спачатку падаецца на электраакустычны пераўтваральнік, які пераўтварае электрычны сігнал у ультрагукавое поле. Калі светлавая хваля праходзіць праз акустааптычнае асяроддзе, аптычны носьбіт мадулюецца і становіцца хваляй з мадуляцыяй інтэнсіўнасці, якая нясе інфармацыю, дзякуючы акустааптычнаму ўздзеянню.

2. Электрааптычны мадулятар(МНВ)

Электрааптычны мадулятар — гэта мадулятар, які выкарыстоўвае электрааптычныя эфекты некаторых электрааптычных крышталяў, такіх як крышталі ніабата літыя (LiNbO3), крышталі GaAs (GaAs) і крышталі танталата літыя (LiTaO3). Электрааптычны эфект заключаецца ў тым, што пры падачы напружання на электрааптычны крышталь змяняецца паказчык праламлення электрааптычнага крышталя, што прыводзіць да змяненняў характарыстык светлавай хвалі крышталя і рэалізуецца мадуляцыя фазы, амплітуды, інтэнсіўнасці і стану палярызацыі аптычнага сігналу.

Малюнак: Тыповая канфігурацыя схемы драйвера EOM

3. Паўправадніковы аптычны мадулятар/паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік (SOM/SOA)

Для ўзмацнення аптычнага сігналу звычайна выкарыстоўваецца паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік (SOA), які мае перавагі чыпа, нізкае энергаспажыванне, падтрымку ўсіх дыяпазонаў і г.д., і з'яўляецца будучай альтэрнатывай традыцыйным аптычным узмацняльнікам, такім як EDFA (Валакновы ўзмацняльнік, легаваны эрбіемПаўправадніковы аптычны мадулятар (ПАМ) — гэта такая ж прылада, як і паўправадніковы аптычны ўзмацняльнік, але спосаб яго выкарыстання крыху адрозніваецца ад спосабу выкарыстання з традыцыйным узмацняльнікам SOA, і індыкатары, на якія ён арыентуецца пры выкарыстанні ў якасці мадулятара святла, крыху адрозніваюцца ад тых, якія выкарыстоўваюцца ў якасці ўзмацняльніка. Пры выкарыстанні для ўзмацнення аптычнага сігналу на SOA звычайна падаецца стабільны ток кіравання, каб забяспечыць працу SOA ў лінейнай вобласці; пры выкарыстанні для мадуляцыі аптычных імпульсаў ён падае бесперапынныя аптычныя сігналы на SOA, выкарыстоўвае электрычныя імпульсы для кіравання токам кіравання SOA, а затым кіруе выходным станам SOA як узмацненне/згасанне. Выкарыстоўваючы характарыстыкі ўзмацнення і згасання SOA, гэты рэжым мадуляцыі паступова ўжываецца ў некаторых новых сферах, такіх як валаконна-аптычныя датчыкі, LiDAR, медыцынская візуалізацыя OCT і іншыя галіны. Асабліва для некаторых сцэнарыяў, якія патрабуюць адносна высокай гучнасці, спажывання энергіі і каэфіцыента згасання.

4. Прамая мадуляцыя лазера таксама можа мадуляваць аптычны сігнал, непасрэдна кіруючы токам зрушэння лазера. Як паказана на малюнку ніжэй, з дапамогай прамой мадуляцыі атрымліваецца імпульс працягласцю 3 нанасекунды. Відаць, што ў пачатку імпульсу ёсць пік, які выкліканы рэлаксацыяй носьбіта лазера. Калі вы хочаце атрымаць імпульс працягласцю каля 100 пікасекунд, вы можаце выкарыстоўваць гэты пік. Але звычайна нам гэты пік не патрэбны.

Падвядзіце вынік

AOM падыходзіць для аптычнай выходнай магутнасці ў некалькі ват і мае функцыю зруху частаты. EOM хуткі, але складанасць кіравання высокая, а каэфіцыент згасання нізкі. SOM (SOA) з'яўляецца аптымальным рашэннем для хуткасці ГГц і высокага каэфіцыента згасання, з нізкім спажываннем энергіі, мініяцюрызацыяй і іншымі асаблівасцямі. Прамыя лазерныя дыёды з'яўляюцца самым танным рашэннем, але варта ўлічваць змены ў спектральных характарыстыках. Кожная схема мадуляцыі мае свае перавагі і недахопы, і важна дакладна разумець патрабаванні да прымянення пры выбары схемы, азнаёміцца ​​з перавагамі і недахопамі кожнай схемы і выбраць найбольш прыдатную схему. Напрыклад, у размеркаваных валаконных датчыках традыцыйны AOM з'яўляецца асноўным, але ў некаторых новых канструкцыях сістэм выкарыстанне схем SOA хутка расце, у некаторых ветраных лідарных датчыках традыцыйныя схемы выкарыстоўваюць двухступеньчаты AOM, новая канструкцыя схемы дазваляе знізіць кошт, паменшыць памер і палепшыць каэфіцыент згасання, выкарыстоўваючы схему SOA. У сістэмах сувязі нізкахуткасная сістэма звычайна выкарыстоўвае схему прамой мадуляцыі, а высокахуткасная сістэма звычайна выкарыстоўвае схему электрааптычнай мадуляцыі.