चार सामान्य मोड्युलेटरहरूको सिंहावलोकन

चार सामान्य मोड्युलेटरहरूको सिंहावलोकन

यस पेपरले फाइबर लेजर प्रणालीहरूमा प्रायः प्रयोग हुने चार मोड्युलेसन विधिहरू (न्यानोसेकेन्ड वा सबन्यानोसेकेन्ड समय डोमेनमा लेजर एम्प्लिट्यूड परिवर्तन गर्ने) प्रस्तुत गर्दछ। यसमा AOM (ध्वनिक-अप्टिक मोड्युलेसन), EOM (इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेसन), SOM/एसओए(अर्धचालक प्रकाश प्रवर्धन जसलाई अर्धचालक मोड्युलेसन पनि भनिन्छ), रप्रत्यक्ष लेजर मोड्युलेसन। तिनीहरूमध्ये, AOM,ईओएम,SOM बाह्य मोड्युलेसन, वा अप्रत्यक्ष मोड्युलेसनसँग सम्बन्धित छ।

१. ध्वनिक-अप्टिक मोड्युलेटर (AOM)

ध्वनिक-अप्टिक मोड्युलेसन एक भौतिक प्रक्रिया हो जसले अप्टिकल क्यारियरमा जानकारी लोड गर्न ध्वनिक-अप्टिक प्रभाव प्रयोग गर्दछ। मोड्युलेसन गर्दा, विद्युतीय संकेत (एम्प्लिट्यूड मोड्युलेसन) पहिले इलेक्ट्रो-अकौस्टिक ट्रान्सड्यूसरमा लागू गरिन्छ, जसले विद्युतीय संकेतलाई अल्ट्रासोनिक क्षेत्रमा रूपान्तरण गर्दछ। जब प्रकाश तरंग ध्वनिक-अप्टिक माध्यमबाट जान्छ, अप्टिकल क्यारियर मोड्युलेट हुन्छ र ध्वनिक-अप्टिक कार्यको कारणले जानकारी बोक्ने तीव्रता मोड्युलेटेड तरंग बन्छ।

2. इलेक्ट्रो-अप्टिकल मोड्युलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-अप्टिकल मोड्युलेटर भनेको एउटा मोड्युलेटर हो जसले लिथियम नियोबेट क्रिस्टल (LiNb03), GaAs क्रिस्टल (GaAs) र लिथियम ट्यान्टालेट क्रिस्टल (LiTa03) जस्ता निश्चित इलेक्ट्रो-अप्टिकल क्रिस्टलहरूको इलेक्ट्रो-अप्टिकल प्रभावहरू प्रयोग गर्दछ। इलेक्ट्रो-अप्टिकल प्रभाव भनेको इलेक्ट्रो-अप्टिकल क्रिस्टलमा भोल्टेज लागू गर्दा, इलेक्ट्रो-अप्टिकल क्रिस्टलको अपवर्तक सूचकांक परिवर्तन हुनेछ, जसको परिणामस्वरूप क्रिस्टलको प्रकाश तरंग विशेषताहरूमा परिवर्तन हुनेछ, र अप्टिकल सिग्नलको चरण, आयाम, तीव्रता र ध्रुवीकरण अवस्थाको मोड्युलेसन प्राप्त हुनेछ।

चित्र: EOM ड्राइभर सर्किटको विशिष्ट कन्फिगरेसन

३. सेमीकन्डक्टर अप्टिकल मोड्युलेटर/सेमीकन्डक्टर अप्टिकल एम्पलीफायर (SOM/SOA)

सेमीकन्डक्टर अप्टिकल एम्पलीफायर (SOA) सामान्यतया अप्टिकल सिग्नल एम्पलीफायरको लागि प्रयोग गरिन्छ, जसमा चिप, कम पावर खपत, सबै ब्यान्डहरूको लागि समर्थन, आदि जस्ता फाइदाहरू छन्, र यो EDFA जस्ता परम्परागत अप्टिकल एम्पलीफायरहरूको भविष्यको विकल्प हो (एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर)। अर्धचालक अप्टिकल मोड्युलेटर (SOM) अर्धचालक अप्टिकल एम्पलीफायर जस्तै उपकरण हो, तर यसलाई प्रयोग गर्ने तरिका परम्परागत SOA एम्पलीफायरसँग प्रयोग गर्ने तरिका भन्दा अलि फरक छ, र यसलाई प्रकाश मोड्युलेटरको रूपमा प्रयोग गर्दा यसले केन्द्रित गर्ने सूचकहरू एम्पलीफायरको रूपमा प्रयोग गरिएका भन्दा अलि फरक छन्। अप्टिकल सिग्नल प्रवर्धनको लागि प्रयोग गर्दा, SOA लाई रेखीय क्षेत्रमा काम गर्छ भनी सुनिश्चित गर्न सामान्यतया SOA लाई स्थिर ड्राइभिङ करेन्ट प्रदान गरिन्छ; जब यो अप्टिकल पल्सहरू मोड्युलेट गर्न प्रयोग गरिन्छ, यसले SOA मा निरन्तर अप्टिकल सिग्नलहरू इनपुट गर्दछ, SOA ड्राइभ करेन्ट नियन्त्रण गर्न विद्युतीय पल्सहरू प्रयोग गर्दछ, र त्यसपछि प्रवर्धन/क्षरणको रूपमा SOA आउटपुट अवस्था नियन्त्रण गर्दछ। SOA प्रवर्धन र क्षरण विशेषताहरू प्रयोग गरेर, यो मोड्युलेसन मोड बिस्तारै केही नयाँ अनुप्रयोगहरूमा लागू गरिएको छ, जस्तै अप्टिकल फाइबर सेन्सिङ, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिङ र अन्य क्षेत्रहरू। विशेष गरी केही परिदृश्यहरूको लागि जसलाई अपेक्षाकृत उच्च मात्रा, पावर खपत र विलुप्तता अनुपात चाहिन्छ।

४. लेजर डाइरेक्ट मोड्युलेसनले लेजर बायस करेन्टलाई प्रत्यक्ष रूपमा नियन्त्रण गरेर अप्टिकल सिग्नललाई पनि मोड्युलेट गर्न सक्छ, तलको चित्रमा देखाइए अनुसार, डाइरेक्ट मोड्युलेसन मार्फत ३ न्यानोसेकेन्डको पल्स चौडाइ प्राप्त गरिन्छ। यो देख्न सकिन्छ कि पल्सको सुरुमा स्पाइक हुन्छ, जुन लेजर क्यारियरको आरामले ल्याउँछ। यदि तपाईं लगभग १०० पिकोसेकेन्डको पल्स प्राप्त गर्न चाहनुहुन्छ भने, तपाईं यो स्पाइक प्रयोग गर्न सक्नुहुन्छ। तर सामान्यतया हामी यो स्पाइक राख्न चाहँदैनौं।

सारांशमा

AOM केही वाटमा अप्टिकल पावर आउटपुटको लागि उपयुक्त छ र फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट प्रकार्य छ। EOM छिटो छ, तर ड्राइभ जटिलता उच्च छ र विलुप्तता अनुपात कम छ। SOM (SOA) GHz गति र उच्च विलुप्तता अनुपातको लागि इष्टतम समाधान हो, कम पावर खपत, लघुकरण र अन्य सुविधाहरू सहित। प्रत्यक्ष लेजर डायोडहरू सबैभन्दा सस्तो समाधान हुन्, तर वर्णक्रमीय विशेषताहरूमा परिवर्तनहरू बारे सचेत रहनुहोस्। प्रत्येक मोड्युलेसन योजनाको आफ्नै फाइदा र बेफाइदाहरू हुन्छन्, र योजना छनौट गर्दा अनुप्रयोग आवश्यकताहरू सही रूपमा बुझ्नु महत्त्वपूर्ण छ, र प्रत्येक योजनाको फाइदा र बेफाइदाहरूसँग परिचित हुनु, र सबैभन्दा उपयुक्त योजना छनौट गर्नु महत्त्वपूर्ण छ। उदाहरणका लागि, वितरित फाइबर सेन्सिङमा, परम्परागत AOM मुख्य हो, तर केही नयाँ प्रणाली डिजाइनहरूमा, SOA योजनाहरूको प्रयोग द्रुत रूपमा बढिरहेको छ, केही हावा liDAR परम्परागत योजनाहरूमा दुई-चरण AOM प्रयोग गरिन्छ, लागत घटाउन, आकार घटाउन र विलुप्तता अनुपात सुधार गर्न नयाँ योजना डिजाइन, SOA योजना अपनाइन्छ। सञ्चार प्रणालीमा, कम गति प्रणालीले सामान्यतया प्रत्यक्ष मोड्युलेसन योजना अपनाउँछ, र उच्च गति प्रणालीले सामान्यतया इलेक्ट्रो-अप्टिक मोड्युलेसन योजना प्रयोग गर्दछ।