Descripción general de cuatro moduladores comunes

Descripción general de cuatro moduladores comunes

Este documento introduce cuatro métodos de modulación (cambiando la amplitud del láser en el dominio de tiempo de nanosegundos o subnanosegundos) que se usan más comúnmente en los sistemas láser de fibra. Estos incluyen AOM (modulación acústica), EOM (modulación electroóptica), SOM/SOA(amplificación de la luz semiconductora también conocida como modulación de semiconductores), ymodulación láser directa. Entre ellos, aom,Eom, SOM pertenece a modulación externa o modulación indirecta.

1. Modulador acoustoóptico (AOM)

La modulación acousto óptica es un proceso físico que utiliza efecto acousto-óptico para cargar información en portador óptico. Al modular, la señal eléctrica (modulación de amplitud) se aplica primero al transductor electroacústico, que convierte la señal eléctrica en campo ultrasónico. Cuando la onda de luz pasa a través del medio acústico-óptico, el portador óptico se modula y se convierte en una información de carga de onda modulada de intensidad debido a la acción acústica-óptica

2. Modulador electroóptico(EOM)

Un modulador electroóptico es un modulador que utiliza los efectos electroópticos de ciertos cristales electroópticos, como los cristales de niobato de litio (LINB03), los cristales de GaAs (GAA) y los cristales de tantalato de litio (lita03). El efecto electroóptico es que cuando el voltaje se aplica al cristal electroóptico, el índice de refracción del cristal electroóptico cambiará, lo que dará como resultado cambios en las características de la onda de luz del cristal, y se realiza la modulación del estado de fase, amplitud, intensidad y polarización de la señal óptica.

Figura: Configuración típica del circuito de controlador EOM

3. Semiconductor Modulador óptico/Amiconductor Amplificador óptico (SOM/SOA)

El amplificador óptico de semiconductores (SOA) generalmente se usa para la amplificación de la señal óptica, que tiene las ventajas del chip, el bajo consumo de energía, el soporte para todas las bandas, etc., y es una alternativa futura a los amplificadores ópticos tradicionales como EDFA (Amplificador de fibra dopado con erbio). Un modulador óptico de semiconductores (SOM) es el mismo dispositivo que un amplificador óptico de semiconductores, pero la forma en que se usa es ligeramente diferente de la forma en que se usa con un amplificador SOA tradicional, y los indicadores en los que se enfoca cuando se usa como un modulador ligero es ligeramente diferente de los que se usan como amplificador. Cuando se usa para la amplificación de la señal óptica, generalmente se proporciona una corriente de conducción estable al SOA para garantizar que el SOA funcione en la región lineal; Cuando se usa para modular pulsos ópticos, ingresa señales ópticas continuas al SOA, utiliza pulsos eléctricos para controlar la corriente de accionamiento SOA y luego controlar el estado de salida SOA como amplificación/atenuación. Utilizando las características de amplificación y atenuación SOA, este modo de modulación se ha aplicado gradualmente a algunas aplicaciones nuevas, como la detección de fibra óptica, LiDAR, imágenes médicas OCT y otros campos. Especialmente para algunos escenarios que requieren un volumen relativamente alto, consumo de energía y relación de extinción.

4. La modulación directa del láser también puede modular la señal óptica controlando directamente la corriente de polarización del láser, como se muestra en la figura a continuación, se obtiene un ancho de pulso de 3 nanosegundos a través de la modulación directa. Se puede ver que hay una espiga al comienzo del pulso, que se produce por la relajación del portador láser. Si desea obtener un pulso de unos 100 picosegundos, puede usar este pico. Pero generalmente no queremos tener este pico.

Resumir

AOM es adecuado para la potencia de salida óptica en unos pocos vatios y tiene una función de cambio de frecuencia. EOM es rápido, pero la complejidad del impulso es alta y la relación de extinción es baja. SOM (SOA) es la solución óptima para la velocidad de GHZ y la alta relación de extinción, con bajo consumo de energía, miniaturización y otras características. Los diodos láser directos son la solución más barata, pero tenga en cuenta los cambios en las características espectrales. Cada esquema de modulación tiene sus propias ventajas y desventajas, y es importante comprender con precisión los requisitos de la aplicación al elegir un esquema, y ​​estar familiarizado con las ventajas y desventajas de cada esquema, y ​​elegir el esquema más adecuado. Por ejemplo, en la detección de fibra distribuida, el AOM tradicional es el principal, pero en algunos nuevos diseños de sistemas, el uso de esquemas SOA está creciendo rápidamente, en algunos esquemas tradicionales de viento lidar usan AOM en dos etapas, el nuevo diseño del esquema para reducir el costo, reducir el tamaño y mejorar la relación de extinción, se adopta el esquema SOA. En el sistema de comunicación, el sistema de baja velocidad generalmente adopta el esquema de modulación directa, y el sistema de alta velocidad generalmente utiliza el esquema de modulación electroóptica.