Lau modulatzaile ohikoenen ikuspegi orokorra

Lau modulatzaile ohikoenen ikuspegi orokorra

Artikulu honek zuntz laser sistemetan gehien erabiltzen diren lau modulazio metodo aurkezten ditu (laser anplitudea nanosegundoetan edo azpinanosegundoetan aldatzea). Hauek dira AOM (modulazio akusto-optikoa), EOM (modulazio elektro-optikoa), SOM/SOA(erdieroaleen argiaren anplifikazioa, erdieroaleen modulazioa bezala ere ezagutzen dena), etalaser modulazio zuzenaHorien artean, AOM,EOMSOM kanpoko modulazioari edo zeharkako modulazioari dagozkio.

1. Modulatzaile akusto-optikoa (AOM)

Modulazio akusto-optikoa prozesu fisiko bat da, informazioa euskarri optikoan kargatzeko efektu akusto-optikoa erabiltzen duena. Modulatzean, seinale elektrikoa (anplitude modulazioa) lehenik transduktore elektroakustikoari aplikatzen zaio, eta honek seinale elektrikoa eremu ultrasoniko bihurtzen du. Argi-uhina euskarri akusto-optikotik igarotzen denean, euskarri optikoa modulatzen da eta ekintza akusto-optikoaren ondorioz informazioa garraiatzen duen intentsitate modulatutako uhin bihurtzen da.

2. Modulatzaile elektro-optikoa(EOM)

Modulatzaile elektro-optikoa kristal elektro-optiko batzuen efektu elektro-optikoak erabiltzen dituen modulatzailea da, hala nola litio niobato kristalak (LiNb03), GaAs kristalak (GaAs) eta litio tantalato kristalak (LiTa03). Efektu elektro-optikoa honako hau da: tentsioa kristal elektro-optikoari aplikatzen zaionean, kristal elektro-optikoaren errefrakzio-indizea aldatu egingo da, eta horren ondorioz kristalaren argi-uhinaren ezaugarriak aldatuko dira, eta seinale optikoaren fasearen, anplitudearen, intentsitatearen eta polarizazio-egoeraren modulazioa lortuko da.

Irudia: EOM gidariaren zirkuituaren konfigurazio tipikoa

3. Modulatzaile optiko erdieroalea/Anplifikadore optiko erdieroalea (SOM/SOA)

Erdieroaleen anplifikadore optikoa (SOA) normalean seinale optikoa anplifikatzeko erabiltzen da, txiparen abantailak, energia-kontsumo txikia, banda guztien euskarria eta abar dituena, eta etorkizuneko alternatiba bat da EDFA bezalako anplifikadore optiko tradizionalentzat (Erbioz dopatutako zuntz-anplifikagailua). Modulatzaile optiko erdieroalea (SOM) anplifikadore optiko erdieroale baten gailu bera da, baina erabiltzeko modua SOA anplifikadore tradizional batekin erabiltzeko modutik apur bat desberdina da, eta argi-modulatzaile gisa erabiltzen denean fokatzen dituen adierazleak anplifikadore gisa erabiltzen direnetatik apur bat desberdinak dira. Seinale optikoen anplifikaziorako erabiltzen denean, normalean korronte egonkor bat ematen zaio SOAri, SOA eskualde linealean funtzionatzen duela ziurtatzeko; pultsu optikoak modulatzeko erabiltzen denean, seinale optiko jarraituak sartzen ditu SOAri, pultsu elektrikoak erabiltzen ditu SOAren korrontea kontrolatzeko, eta gero SOAren irteera-egoera kontrolatzen du anplifikazio/atenuazio gisa. SOAren anplifikazio- eta atenuazio-ezaugarriak erabiliz, modulazio-modu hau pixkanaka aplikazio berri batzuetara aplikatu da, hala nola zuntz optikozko detekzioan, LiDAR-ean, OCT irudi medikoan eta beste arlo batzuetan. Batez ere bolumen, energia-kontsumo eta itzaltze-erlazio nahiko handiak behar dituzten eszenatoki batzuetarako.

4. Laser bidezko modulazio zuzenak seinale optikoa ere modula dezake laser polarizazio-korrontea zuzenean kontrolatuz, beheko irudian erakusten den bezala, 3 nanosegundoko pultsu-zabalera lortzen da modulazio zuzenaren bidez. Ikus daiteke pultsuaren hasieran punta bat dagoela, laser eramailearen erlaxazioak eragiten duena. 100 pikosegundo inguruko pultsu bat lortu nahi baduzu, punta hau erabil dezakezu. Baina normalean ez dugu punta hori izan nahi.

Laburbildu

AOM watt gutxi batzuetako potentzia optikorako egokia da eta maiztasun-aldaketa funtzioa du. EOM azkarra da, baina unitatearen konplexutasuna handia da eta itzaltze-erlazioa baxua. SOM (SOA) GHz-ko abiadurarako eta itzaltze-erlazio handirako irtenbide optimoa da, energia-kontsumo txikiarekin, miniaturizazioarekin eta beste ezaugarri batzuekin. Laser diodo zuzenak dira irtenbiderik merkeenak, baina kontuan izan ezaugarri espektralen aldaketez. Modulazio-eskema bakoitzak bere abantailak eta desabantailak ditu, eta garrantzitsua da aplikazioaren eskakizunak zehatz-mehatz ulertzea eskema bat aukeratzerakoan, eta eskema bakoitzaren abantailak eta desabantailak ezagutzea, eta eskema egokiena aukeratzea. Adibidez, zuntz-sentsore banatuan, AOM tradizionala da nagusia, baina sistema-diseinu berri batzuetan, SOA eskemen erabilera azkar hazten ari da, haize-liDAR eskema tradizionaletan bi faseko AOM erabiltzen dute, eskema-diseinu berrian kostua murrizteko, tamaina murrizteko eta itzaltze-erlazioa hobetzeko, SOA eskema erabiltzen da. Komunikazio-sisteman, abiadura txikiko sistemak normalean modulazio-eskema zuzena hartzen du, eta abiadura handiko sistemak normalean modulazio-eskema elektro-optikoa.