Ikhtisar empat modulator umum

Ikhtisar empat modulator umum

Makalah ini memperkenalkan empat metode modulasi (mengubah amplitudo laser dalam domain waktu nanodetik atau subnanodetik) yang paling umum digunakan dalam sistem laser serat. Ini termasuk AOM (modulasi akustik-optik), EOM (modulasi elektro-optik), SOM/SOA(amplifikasi cahaya semikonduktor juga dikenal sebagai modulasi semikonduktor), danmodulasi laser langsung. Diantaranya, AOM,EOM,SOM termasuk dalam modulasi eksternal, atau modulasi tidak langsung.

1. Modulator Akusto-optik (AOM)

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

2. Modulator Elektro-optik(EOM)

Modulator elektro-optik adalah modulator yang memanfaatkan efek elektro-optik dari kristal elektro-optik tertentu, seperti kristal litium niobate (LiNb03), kristal GaAs (GaAs) dan kristal litium tantalat (LiTa03). Efek elektro-optik adalah ketika tegangan diterapkan pada kristal elektro-optik, indeks bias kristal elektro-optik akan berubah, mengakibatkan perubahan karakteristik gelombang cahaya kristal, dan modulasi fase, amplitudo, intensitas dan keadaan polarisasi sinyal optik diwujudkan.

Gambar: Konfigurasi khas rangkaian driver EOM

3. Modulator Optik Semikonduktor/Penguat optik semikonduktor (SOM/SOA)

Penguat optik semikonduktor (SOA) biasanya digunakan untuk amplifikasi sinyal optik, yang memiliki keunggulan chip, konsumsi daya rendah, dukungan untuk semua band, dll., dan merupakan alternatif masa depan untuk amplifier optik tradisional seperti EDFA (Penguat serat yang didoping Erbium). Modulator optik semikonduktor (SOM) adalah perangkat yang sama dengan penguat optik semikonduktor, tetapi cara penggunaannya sedikit berbeda dari cara penggunaannya dengan penguat SOA tradisional, dan indikator yang menjadi fokusnya saat digunakan sebagai a modulator cahaya sedikit berbeda dari yang digunakan sebagai penguat. Ketika digunakan untuk penguatan sinyal optik, arus penggerak yang stabil biasanya diberikan ke 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 penggerak SOA, dan kemudian mengontrol status keluaran SOA sebagai amplifikasi/atenuasi. Dengan menggunakan karakteristik amplifikasi dan atenuasi SOA, mode modulasi ini secara bertahap diterapkan pada beberapa aplikasi baru, seperti penginderaan serat optik, LiDAR, pencitraan medis OCT, dan bidang lainnya. Terutama untuk beberapa skenario yang memerlukan volume, konsumsi daya, dan rasio kepunahan yang relatif tinggi.

4. Modulasi langsung laser juga dapat memodulasi sinyal optik dengan mengontrol langsung arus bias laser, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah, lebar pulsa 3 nanodetik diperoleh melalui modulasi langsung. Terlihat adanya lonjakan pada awal denyut nadi yang disebabkan oleh relaksasi pembawa laser. Jika Anda ingin mendapatkan pulsa sekitar 100 pikodetik, Anda bisa menggunakan spike ini. Namun biasanya kita tidak ingin mengalami lonjakan ini.

Menyimpulkan

AOM cocok untuk keluaran daya optik beberapa watt dan memiliki fungsi pergeseran frekuensi. EOM cepat, namun kompleksitas penggeraknya tinggi dan rasio kepunahannya rendah. SOM (SOA) adalah solusi optimal untuk kecepatan GHz dan rasio pemadaman tinggi, dengan konsumsi daya rendah, miniaturisasi, dan fitur lainnya. Dioda laser langsung adalah solusi termurah, namun waspadai perubahan karakteristik spektral. Setiap skema modulasi memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing, dan penting untuk memahami secara akurat persyaratan aplikasi saat memilih skema, dan memahami kelebihan dan kekurangan setiap skema, serta memilih skema yang paling sesuai. Misalnya, dalam penginderaan serat terdistribusi, AOM tradisional adalah yang utama, namun dalam beberapa desain sistem baru, penggunaan skema SOA berkembang pesat, di 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 menggunakan skema modulasi langsung, dan sistem kecepatan tinggi biasanya menggunakan skema modulasi elektro-optik.