Aperçu de quatre modulateurs communs

Aperçu de quatre modulateurs communs

Cet article introduit quatre méthodes de modulation (modifiant l'amplitude laser dans le domaine temporel nanoseconde ou sous-nanoseconde) qui sont les plus couramment utilisés dans les systèmes laser à fibre. Ceux-ci incluent AOM (modulation acousto-optique), EOM (modulation électro-optique), SOM /Soa(amplification lumineuse semi-conductrice également connue sous le nom de modulation de semi-conducteur), etModulation laser directe. Parmi eux, aom,Eom, SOM appartient à une modulation externe ou à une modulation indirecte.

1. Modulateur acousto-optique (AOM)

La modulation acousto-optique est un processus physique qui utilise un effet acousto-optique pour charger des informations sur le porte-optique. Lors de la modulation, le signal électrique (modulation d'amplitude) est d'abord appliqué au transducteur électro-acoustique, qui convertit le signal électrique en champ ultrasonique. Lorsque l'onde lumineuse passe à travers le milieu acousto-optique, la porteuse optique est modulée et devient une onde modulée d'intensité des informations de transport en raison de l'action acousto-optique

2. Modulateur électro-optique(Eom)

Un modulateur électro-optique est un modulateur qui utilise les effets électro-optiques de certains cristaux électro-optiques, tels que les cristaux de niobate lithium (LINB03), les cristaux de GaAs (GaAs) et les cristaux alphabétiers au lithium (LITA03). L'effet électro-optique est que lorsque la tension est appliquée au cristal électro-optique, l'indice de réfraction du cristal électro-optique changera, entraînant des changements dans les caractéristiques des ondes lumineuses du cristal, et la modulation de la phase, de l'amplitude, de l'intensité et de l'état de polarisation du signal optique est réalisée.

Figure: Configuration typique du circuit du pilote EOM

3. Modulateur optique semi-conducteur / amplificateur optique semi-conducteur (SOM / SOA)

L'amplificateur optique semi-conducteur (SOA) est généralement utilisé pour l'amplification du signal optique, qui présente les avantages de la puce, de la faible consommation d'énergie, du support pour toutes les bandes, etc., et est une alternative future aux amplificateurs optiques traditionnels tels que l'EDFA (Amplificateur à fibres dopé à l'erbium). Un modulateur optique semi-conducteur (SOM) est le même appareil qu'un amplificateur optique semi-conducteur, mais la façon dont il est utilisé est légèrement différente de la façon dont il est utilisé avec un amplificateur SOA traditionnel, et les indicateurs sur lesquels il se concentre lorsqu'il est utilisé comme modulateur léger est légèrement différent de ceux utilisés comme amplificateur. Lorsqu'elle est utilisée pour l'amplification du signal optique, un courant de conduite stable est généralement fourni au SOA pour s'assurer que le SOA fonctionne dans la région linéaire; Lorsqu'il est utilisé pour moduler les impulsions optiques, il saisit des signaux optiques continus vers le SOA, utilise des impulsions électriques pour contrôler le courant du lecteur SOA, puis contrôler l'état de sortie SOA comme amplification / atténuation. En utilisant les caractéristiques d'amplification et d'atténuation SOA, ce mode de modulation a progressivement été appliqué à certaines nouvelles applications, telles que la détection optique des fibres, le lidar, l'imagerie médicale OCT et d'autres champs. Surtout pour certains scénarios qui nécessitent un volume relativement élevé, une consommation d'énergie et un rapport d'extinction.

4. La modulation directe laser peut également moduler le signal optique en contrôlant directement le courant de biais laser, comme le montre la figure ci-dessous, une largeur d'impulsion de 3 nanosecondes est obtenue par modulation directe. On peut voir qu'il y a un pic au début du pouls, qui est provoqué par la relaxation du transporteur laser. Si vous souhaitez obtenir un impulsion d'environ 100 picosecondes, vous pouvez utiliser cette pointe. Mais généralement, nous ne voulons pas avoir cette pointe.

Résumer

L'AOM convient à la puissance optique en quelques watts et a une fonction de décalage de fréquence. L'EOM est rapide, mais la complexité de la conduite est élevée et le rapport d'extinction est faible. SOM (SOA) est la solution optimale pour la vitesse GHZ et le rapport d'extinction élevé, avec une faible consommation d'énergie, une miniaturisation et d'autres caractéristiques. Les diodes laser directes sont la solution la moins chère, mais soyez conscient des changements dans les caractéristiques spectrales. Chaque schéma de modulation a ses propres avantages et inconvénients, et il est important de comprendre avec précision les exigences de l'application lors du choix d'un schéma et de se familiariser avec les avantages et les inconvénients de chaque schéma, et de choisir le schéma le plus approprié. Par exemple, dans la détection des fibres distribuées, l'AOM traditionnel est le principal, mais dans certaines nouvelles conceptions de systèmes, l'utilisation de schémas SOA se développe rapidement, dans certains schémas traditionnels du lidar éolien utilise AOM en deux étapes, la conception du nouveau schéma afin de réduire le coût, de réduire la taille et d'améliorer le rapport d'extinction, le schéma SOA est adopté. Dans le système de communication, le système à basse vitesse adopte généralement le schéma de modulation directe, et le système à grande vitesse utilise généralement le schéma de modulation électro-optique.