Gambaran umum empat modulator umum

Gambaran umum 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 optik. Metode-metode tersebut meliputi AOM (modulasi akusto-optik), EOM (modulasi elektro-optik), SOM/SOA(penguatan cahaya semikonduktor juga dikenal sebagai modulasi semikonduktor), danmodulasi laser langsungDi antara mereka, AOM,EOMSOM termasuk dalam modulasi eksternal, atau modulasi tidak langsung.

1. Modulator Akusto-optik (AOM)

Modulasi akusto-optik adalah proses fisik yang menggunakan efek akusto-optik untuk memuat informasi ke dalam gelombang optik. Saat melakukan modulasi, sinyal listrik (modulasi amplitudo) pertama-tama diterapkan pada transduser elektro-akustik, yang mengubah sinyal listrik menjadi medan ultrasonik. Ketika gelombang cahaya melewati medium akusto-optik, gelombang optik dimodulasi dan menjadi gelombang termodulasi intensitas 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 litium niobat (LiNbO3), kristal GaAs (GaAs), dan kristal litium tantalat (LiTaO3). Efek elektro-optik adalah ketika tegangan diterapkan pada kristal elektro-optik, indeks bias kristal elektro-optik akan berubah, sehingga mengakibatkan perubahan karakteristik gelombang cahaya kristal, dan modulasi fase, amplitudo, intensitas, dan keadaan polarisasi sinyal optik dapat terwujud.

Gambar: Konfigurasi tipikal rangkaian penggerak EOM

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

Penguat optik semikonduktor (SOA) biasanya digunakan untuk penguatan sinyal optik, yang memiliki keunggulan berupa chip, konsumsi daya rendah, dukungan untuk semua pita frekuensi, dll., dan merupakan alternatif masa depan untuk penguat optik tradisional seperti EDFA (Penguat serat optik yang didoping erbiumModulator 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 difokuskan ketika digunakan sebagai 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 keadaan keluaran SOA sebagai penguatan/pelemahan. Dengan menggunakan karakteristik penguatan dan pelemahan 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 membutuhkan 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 bahwa ada lonjakan di awal pulsa, yang disebabkan oleh relaksasi pembawa laser. Jika Anda ingin mendapatkan pulsa sekitar 100 pikodetik, Anda dapat menggunakan lonjakan ini. Tetapi biasanya kita tidak menginginkan lonjakan ini.

Menyimpulkan

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