Tinjauan Empat Modulator Umum

Tinjauan Empat Modulator Umum

Makalah ini memperkenalkan empat metode modulasi (mengubah amplitudo laser dalam domain waktu nanosecond atau subnanosecond) yang paling umum digunakan dalam sistem laser serat. Ini termasuk AOM (modulasi akusto-optik), EOM (modulasi elektro-optik), SOM/SOA(amplifikasi cahaya semikonduktor juga dikenal sebagai modulasi semikonduktor), danmodulasi laser langsung. Di antara mereka, aom,Eom, SOM milik modulasi eksternal, atau modulasi tidak langsung.

1. Acousto-Optic Modulator (AOM)

Modulasi akusto-optik adalah proses fisik yang menggunakan efek akusto-optik untuk memuat informasi ke pembawa optik. Saat memodulasi, sinyal listrik (modulasi amplitudo) pertama kali diterapkan pada transduser elektro-akustik, yang mengubah sinyal listrik menjadi medan ultrasonik. Ketika gelombang cahaya melewati media akusto-optik, pembawa optik dimodulasi dan menjadi intensitas gelombang modulasi yang membawa informasi karena aksi akusto-optik

2. Modulator elektro-optik(Eom)

Modulator elektro-optik adalah modulator yang memanfaatkan efek elektro-optik dari kristal elektro-optik tertentu, seperti kristal lithium niobate (LinB03), kristal GaAs (GaAs) dan kristal lithium tantalate (LITA03). Efek elektro-optik adalah bahwa ketika tegangan diterapkan pada kristal elektro-optik, indeks bias kristal elektro-optik akan berubah, yang mengakibatkan perubahan karakteristik gelombang cahaya kristal, dan modulasi fase, amplitudo, intensitas dan keadaan polarisasi sinyal optik diwujudkan.

Gambar: Konfigurasi khas sirkuit driver EOM

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

Semiconductor Optical Amplifier (SOA) biasanya digunakan untuk amplifikasi sinyal optik, yang memiliki keunggulan chip, konsumsi daya rendah, dukungan untuk semua pita, dll., Dan merupakan alternatif di masa depan untuk amplifier optik tradisional seperti EDFA (Penguat serat erbium-doped). Modulator optik semikonduktor (SOM) adalah perangkat yang sama dengan penguat optik semikonduktor, tetapi cara yang digunakannya sedikit berbeda dari cara digunakan dengan penguat SOA tradisional, dan indikator yang difokuskan ketika digunakan sebagai modulator cahaya sedikit berbeda dari yang digunakan sebagai amplifier. Ketika digunakan untuk amplifikasi sinyal optik, arus penggerak yang stabil biasanya disediakan untuk SOA untuk memastikan bahwa SOA bekerja di wilayah linier; Ketika digunakan untuk memodulasi pulsa optik, ia memasukkan sinyal optik kontinu ke SOA, menggunakan pulsa listrik untuk mengontrol arus drive SOA, dan kemudian mengontrol keadaan output SOA sebagai amplifikasi/atenuasi. Dengan menggunakan karakteristik amplifikasi dan atenuasi SOA, mode modulasi ini secara bertahap telah diterapkan pada beberapa aplikasi baru, seperti penginderaan serat optik, LIDAR, Pencitraan Medis OCT dan bidang lainnya. Khusus untuk beberapa skenario yang membutuhkan volume yang relatif tinggi, konsumsi daya dan rasio kepunahan.

4. Modulasi langsung laser juga dapat memodulasi sinyal optik dengan secara langsung mengontrol arus bias laser, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, lebar pulsa 3 nanosecond diperoleh melalui modulasi langsung. Dapat dilihat bahwa ada lonjakan di awal denyut nadi, yang disebabkan oleh relaksasi pembawa laser. Jika Anda ingin mendapatkan denyut nadi sekitar 100 picoseconds, Anda dapat menggunakan lonjakan ini. Tapi biasanya kami tidak ingin memiliki lonjakan ini.

Menyimpulkan

AOM cocok untuk output daya optik dalam beberapa watt dan memiliki fungsi pergeseran frekuensi. EOM cepat, tetapi kompleksitas penggerak tinggi dan rasio kepunahan rendah. SOM (SOA) adalah solusi optimal untuk kecepatan GHz dan rasio kepunahan yang tinggi, dengan konsumsi daya yang rendah, miniaturisasi dan fitur lainnya. Dioda laser langsung adalah solusi termurah, tetapi waspadai perubahan karakteristik spektral. Setiap skema modulasi memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan penting untuk secara akurat memahami persyaratan aplikasi ketika memilih skema, dan terbiasa dengan kelebihan dan kekurangan dari setiap skema, dan memilih skema yang paling cocok. Misalnya, dalam penginderaan serat terdistribusi, AOM tradisional adalah yang utama, tetapi dalam beberapa desain sistem baru, penggunaan skema SOA tumbuh dengan cepat, dalam beberapa skema tradisional lidar angin menggunakan AOM dua tahap, desain skema baru untuk mengurangi biaya, mengurangi ukuran, dan meningkatkan rasio kepunahan, skema SOA diadopsi. Dalam sistem komunikasi, sistem kecepatan rendah biasanya mengadopsi skema modulasi langsung, dan sistem kecepatan tinggi biasanya menggunakan skema modulasi elektro-optik.