Tinjauan umum empat modulator umum

Tinjauan umum 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 akustik-optik), EOM (modulasi elektro-optik), SOM/Bahasa Indonesia: SOA(penguatan cahaya semikonduktor juga dikenal sebagai modulasi semikonduktor), danModulasi laser langsungDi antara mereka, AOM,Bapak/Ibu,SOM termasuk dalam modulasi eksternal, atau modulasi tidak langsung.

1. Modulator Akustik-Optik (AOM)

Modulasi akustik-optik adalah proses fisik yang menggunakan efek akustik-optik untuk memuat informasi ke dalam pembawa optik. Saat melakukan modulasi, sinyal listrik (modulasi amplitudo) pertama-tama diterapkan ke transduser elektro-akustik, yang mengubah sinyal listrik menjadi medan ultrasonik. Saat 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(Masa Kerja)

Modulator elektro-optik adalah modulator yang memanfaatkan efek elektro-optik dari kristal elektro-optik tertentu, seperti kristal litium niobat (LiNb03), kristal GaAs (GaAs), dan kristal litium tantalat (LiTa03). Efek elektro-optik adalah ketika tegangan diberikan 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 terwujud.

Gambar: Konfigurasi khas rangkaian driver EOM

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

Penguat optik semikonduktor (SOA) biasanya digunakan untuk penguatan sinyal optik, yang memiliki keunggulan chip, konsumsi daya rendah, dukungan untuk semua pita, dll., dan merupakan alternatif masa depan untuk penguat optik tradisional seperti EDFA (Penguat serat terdoping 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 difokuskannya saat digunakan sebagai modulator cahaya sedikit berbeda dari yang digunakan sebagai penguat. Saat digunakan untuk penguatan sinyal optik, arus penggerak yang stabil biasanya diberikan ke SOA untuk memastikan bahwa SOA bekerja di wilayah linier; Saat 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 penguatan/atenuasi. Dengan menggunakan karakteristik penguatan dan atenuasi SOA, mode modulasi ini secara bertahap telah diterapkan ke 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 pemadaman yang relatif tinggi.

4. Modulasi langsung laser juga dapat memodulasi sinyal optik dengan mengendalikan arus bias laser secara langsung, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini, lebar pulsa 3 nanodetik diperoleh melalui modulasi langsung. Dapat dilihat 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. Namun biasanya kita tidak menginginkan lonjakan ini.

Menyimpulkan

AOM cocok untuk keluaran daya optik dalam beberapa watt dan memiliki fungsi pergeseran frekuensi. EOM cepat, tetapi kompleksitas drive tinggi dan rasio kepunahan 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 waspadai perubahan karakteristik spektral. Setiap skema modulasi memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan penting untuk memahami secara akurat persyaratan aplikasi saat memilih skema, dan 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 mengadopsi skema modulasi langsung, dan sistem kecepatan tinggi biasanya menggunakan skema modulasi elektro-optik.