ภาพรวมของสี่โมดูเลเตอร์ทั่วไป

ภาพรวมของสี่โมดูเลเตอร์ทั่วไป

บทความนี้แนะนำวิธีการมอดูเลตสี่วิธี (เปลี่ยนแอมพลิจูดเลเซอร์ในโดเมนเวลานาโนวินาทีหรือโดเมน subnanosecond) ที่ใช้กันมากที่สุดในระบบเลเซอร์ไฟเบอร์ เหล่านี้รวมถึง AOM (การมอดูเลต Acousto-Optic), EOM (การมอดูเลตไฟฟ้าออปติก), SOM/soa(การขยายแสงเซมิคอนดักเตอร์หรือที่เรียกว่าการปรับเซมิคอนดักเตอร์) และการปรับเลเซอร์โดยตรง- ในหมู่พวกเขา AOMEOMSOM เป็นของการมอดูเลตภายนอกหรือการมอดูเลตทางอ้อม

1. Acousto-Optic Modulator (AOM)

Acousto-Optic Modulation เป็นกระบวนการทางกายภาพที่ใช้เอฟเฟกต์อะคูสติก-ออปติกเพื่อโหลดข้อมูลไปยังผู้ให้บริการออปติคัล เมื่อมอดูเลตสัญญาณไฟฟ้า (การมอดูเลตแอมพลิจูด) จะถูกนำไปใช้เป็นครั้งแรกกับทรานสดิวเซอร์อิเล็กโทรติกซึ่งแปลงสัญญาณไฟฟ้าเป็นสนามอัลตราโซนิก เมื่อคลื่นแสงผ่านสื่อ Acousto-Optic ผู้ให้บริการออปติคัลจะถูกมอดูเลตและกลายเป็นคลื่นความเข้มของคลื่นที่มีการปรับความเข้มเนื่องจากการกระทำของอะคูสติก-ออปติก

2. เครื่องดัดแปลงไฟฟ้า(EOM)

เครื่องปรับอากาศแบบออพติคอลเป็นโมดูเลเตอร์ที่ใช้ประโยชน์จากผลกระทบทางไฟฟ้าของผลึกอิเล็กโทรนิกส์บางอย่างเช่นผลึกลิเธียม niobate (LINB03), ผลึก GAAS (GAAs) และผลึกลิเธียมแทนทาเลต (LITA03) เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออพติคอลคือเมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับคริสตัลไฟฟ้าออพติคอลดัชนีการหักเหของผลึกไฟฟ้าแสงจะเปลี่ยนไปส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของคลื่นแสงของผลึกและการมอดูเลตของเฟสแอมพลิจูด

รูป: การกำหนดค่าทั่วไปของวงจรไดรเวอร์ EOM

3. เครื่องขยายเสียงออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์/เครื่องขยายแสงเซมิคอนดักเตอร์ (SOM/SOA)

แอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์ (SOA) มักใช้สำหรับการขยายสัญญาณแสงซึ่งมีข้อดีของชิปการใช้พลังงานต่ำการสนับสนุนสำหรับทุกวงและเป็นทางเลือกในอนาคตสำหรับแอมป์ออพติคอลแบบดั้งเดิมเช่น EDFA (แอมพลิฟายเออร์ไฟเบอร์ที่เจือด้วย Erbium- เครื่องมอดูเลเตอร์เซมิคอนดักเตอร์ (SOM) เป็นอุปกรณ์เดียวกับแอมพลิฟายเออร์ออปติคัลเซมิคอนดักเตอร์ แต่วิธีที่ใช้นั้นแตกต่างจากวิธีที่ใช้กับแอมพลิฟายเออร์ SOA แบบดั้งเดิมเล็กน้อยและตัวบ่งชี้ที่มุ่งเน้นเมื่อใช้เป็นตัวปรับแสง เมื่อใช้สำหรับการขยายสัญญาณออปติคัลกระแสการขับขี่ที่เสถียรมักจะให้กับ SOA เพื่อให้แน่ใจว่า SOA ทำงานในภูมิภาคเชิงเส้น เมื่อใช้ในการปรับพัลส์ออปติคัลอินพุตสัญญาณแสงอย่างต่อเนื่องไปยัง SOA ใช้พัลส์ไฟฟ้าเพื่อควบคุมกระแสไดรฟ์ SOA จากนั้นควบคุมสถานะเอาต์พุต SOA เป็นการขยาย/การลดทอน การใช้การขยาย SOA และลักษณะการลดทอนโหมดการมอดูเลตนี้ค่อยๆนำไปใช้กับแอปพลิเคชันใหม่บางอย่างเช่นการตรวจจับไฟเบอร์ออพติคอล, LIDAR, OCT Medical Imaging และสาขาอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบางสถานการณ์ที่ต้องใช้ปริมาณค่อนข้างสูงการใช้พลังงานและอัตราส่วนการสูญพันธุ์

4. การมอดูเลตโดยตรงด้วยเลเซอร์ยังสามารถปรับสัญญาณออปติคัลโดยการควบคุมกระแสไฟอคติเลเซอร์โดยตรงดังแสดงในรูปด้านล่างความกว้างพัลส์ 3 นาโนวินาทีจะได้รับผ่านการมอดูเลตโดยตรง จะเห็นได้ว่ามีสไปค์ที่จุดเริ่มต้นของชีพจรซึ่งเกิดจากการผ่อนคลายของผู้ให้บริการเลเซอร์ หากคุณต้องการรับพัลส์ประมาณ 100 picoseconds คุณสามารถใช้เข็มนี้ได้ แต่โดยปกติแล้วเราไม่อยากมีเข็มนี้

สรุป

AOM เหมาะสำหรับเอาต์พุตพลังงานแสงในไม่กี่วัตต์และมีฟังก์ชั่นการเลื่อนความถี่ EOM เร็ว แต่ความซับซ้อนของไดรฟ์สูงและอัตราส่วนการสูญพันธุ์ต่ำ SOM (SOA) เป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความเร็ว GHZ และอัตราส่วนการสูญพันธุ์สูงพร้อมการใช้พลังงานต่ำการย่อขนาดและคุณสมบัติอื่น ๆ ไดโอดเลเซอร์โดยตรงเป็นทางออกที่ถูกที่สุด แต่ระวังการเปลี่ยนแปลงในลักษณะสเปกตรัม แต่ละรูปแบบการมอดูเลตมีข้อดีและข้อเสียของตัวเองและเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องเข้าใจข้อกำหนดของแอปพลิเคชันอย่างถูกต้องเมื่อเลือกโครงการและคุ้นเคยกับข้อดีและข้อเสียของแต่ละโครงการและเลือกโครงการที่เหมาะสมที่สุด ตัวอย่างเช่นในการตรวจจับเส้นใยแบบกระจาย AOM แบบดั้งเดิมเป็นหลัก แต่ในการออกแบบระบบใหม่บางอย่างการใช้ SOA Schemes กำลังเติบโตอย่างรวดเร็วในรูปแบบดั้งเดิมของ LiDAR ใช้ AOM แบบสองขั้นตอนการออกแบบโครงการใหม่เพื่อลดต้นทุนลดขนาดและปรับปรุงอัตราส่วนการสูญพันธุ์ ในระบบการสื่อสารระบบความเร็วต่ำมักจะใช้รูปแบบการปรับโดยตรงและระบบความเร็วสูงมักจะใช้รูปแบบการปรับไฟฟ้าออปติก