Tinjauan umum empat modulator umum

Tinjauan 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. Metode-metode ini meliputi AOM (modulasi akustik-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 Akustik-Optik (AOM)

Modulasi akustik-optik adalah proses fisika yang menggunakan efek akustik-optik untuk memuat informasi ke dalam pembawa optik. Saat memodulasi, sinyal listrik (modulasi amplitudo) pertama-tama diterapkan ke transduser elektro-akustik, yang kemudian mengubah sinyal listrik menjadi medan ultrasonik. Ketika gelombang cahaya melewati medium akustik-optik, pembawa optik termodulasi dan menjadi gelombang termodulasi intensitas yang membawa informasi berkat 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 niobat (LiNb03), kristal GaAs (GaAs), dan kristal litium tantalat (LiTa03). Efek elektro-optik ini terjadi 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, serta keadaan polarisasi sinyal optik pun 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 erbiumModulator optik semikonduktor (SOM) adalah perangkat yang sama dengan penguat optik semikonduktor, tetapi cara penggunaannya sedikit berbeda dengan penguat SOA tradisional. Indikator yang difokuskannya saat digunakan sebagai modulator cahaya juga sedikit berbeda dengan yang digunakan sebagai penguat. Saat digunakan untuk penguatan sinyal optik, arus penggerak yang stabil biasanya diberikan ke SOA untuk memastikan SOA beroperasi dalam wilayah linier; saat digunakan untuk memodulasi pulsa optik, SOM memasukkan sinyal optik kontinu ke SOA, menggunakan pulsa listrik untuk mengontrol arus penggerak SOA, dan kemudian mengontrol status keluaran SOA sebagai penguatan/atenuasi. Dengan memanfaatkan karakteristik penguatan 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. Terutama untuk beberapa skenario yang membutuhkan 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, lebar pulsa 3 nanodetik diperoleh melalui modulasi langsung. Terlihat adanya 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 perhatikan perubahan karakteristik spektral. Setiap skema modulasi memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan penting untuk memahami secara akurat persyaratan aplikasi saat memilih skema, dan terbiasa dengan 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.