चार सामान्य मॉड्युलेटरचा आढावा

चार सामान्य मॉड्युलेटरचा आढावा

या पेपरमध्ये फायबर लेसर सिस्टीममध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या चार मॉड्युलेशन पद्धती (नॅनोसेकंद किंवा सबनॅनोसेकंद टाइम डोमेनमध्ये लेसर अॅम्प्लिट्यूड बदलणे) सादर केल्या आहेत. यामध्ये AOM (अ‍ॅकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन), EOM (इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन), SOM/ यांचा समावेश आहे.एसओए(सेमीकंडक्टर लाइट अॅम्प्लिफिकेशन ज्याला सेमीकंडक्टर मॉड्युलेशन असेही म्हणतात), आणिडायरेक्ट लेसर मॉड्युलेशनत्यापैकी, AOM,ईओएम,SOM हे बाह्य मॉड्युलेशन किंवा अप्रत्यक्ष मॉड्युलेशनशी संबंधित आहे.

१. ध्वनिक-ऑप्टिक मॉड्युलेटर (AOM)

ध्वनिक-ऑप्टिक मॉड्युलेशन ही एक भौतिक प्रक्रिया आहे जी ऑप्टिकल कॅरियरवर माहिती लोड करण्यासाठी ध्वनिक-ऑप्टिक प्रभाव वापरते. मॉड्युलेट करताना, विद्युत सिग्नल (अँप्लिट्यूड मॉड्युलेशन) प्रथम इलेक्ट्रो-अ‍ॅकॉस्टिक ट्रान्सड्यूसरवर लागू केला जातो, जो विद्युत सिग्नलला अल्ट्रासोनिक फील्डमध्ये रूपांतरित करतो. जेव्हा प्रकाश लहरी ध्वनिक-ऑप्टिक माध्यमातून जाते, तेव्हा ऑप्टिकल कॅरियर मॉड्युलेट होतो आणि ध्वनिक-ऑप्टिक क्रियेमुळे माहिती वाहून नेणारी तीव्रता मॉड्युलेटेड वेव्ह बनतो.

2. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर हा एक मॉड्युलेटर आहे जो लिथियम निओबेट क्रिस्टल्स (LiNb03), GaAs क्रिस्टल्स (GaAs) आणि लिथियम टँटालेट क्रिस्टल्स (LiTa03) सारख्या विशिष्ट इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल्सच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इफेक्ट्सचा वापर करतो. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल इफेक्ट असा आहे की जेव्हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टलवर व्होल्टेज लागू केला जातो तेव्हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टलचा अपवर्तक निर्देशांक बदलतो, परिणामी क्रिस्टलच्या प्रकाश लहरी वैशिष्ट्यांमध्ये बदल होतो आणि ऑप्टिकल सिग्नलच्या फेज, मोठेपणा, तीव्रता आणि ध्रुवीकरण स्थितीचे मॉड्यूलेशन लक्षात येते.

आकृती: EOM ड्रायव्हर सर्किटचे सामान्य कॉन्फिगरेशन

३. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्युलेटर/सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (SOM/SOA)

सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (SOA) सहसा ऑप्टिकल सिग्नल अॅम्प्लिफिकेशनसाठी वापरला जातो, ज्यामध्ये चिप, कमी वीज वापर, सर्व बँडसाठी समर्थन इत्यादी फायदे आहेत आणि ते EDFA सारख्या पारंपारिक ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरसाठी भविष्यातील पर्याय आहे (एर्बियम-डोपेड फायबर अॅम्प्लिफायर). सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्युलेटर (SOM) हे सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरसारखेच उपकरण आहे, परंतु ते वापरण्याची पद्धत पारंपारिक SOA अॅम्प्लिफायरमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या पद्धतीपेक्षा थोडी वेगळी आहे आणि जेव्हा ते लाईट मॉड्युलेटर म्हणून वापरले जाते तेव्हा ते ज्या निर्देशकांवर लक्ष केंद्रित करते ते अॅम्प्लिफायर म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या निर्देशकांपेक्षा थोडे वेगळे असतात. ऑप्टिकल सिग्नल अॅम्प्लिफायमेंटसाठी वापरल्यास, SOA रेषीय प्रदेशात कार्य करते याची खात्री करण्यासाठी SOA ला एक स्थिर ड्रायव्हिंग करंट प्रदान केला जातो; जेव्हा ते ऑप्टिकल पल्स मॉड्युलेट करण्यासाठी वापरले जाते, तेव्हा ते SOA ला सतत ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट करते, SOA ड्राइव्ह करंट नियंत्रित करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल पल्स वापरते आणि नंतर अॅम्प्लिफिकेशन/अ‍ॅटेन्युएशन म्हणून SOA आउटपुट स्थिती नियंत्रित करते. SOA अॅम्प्लिफिकेशन आणि अॅटेन्युएशन वैशिष्ट्यांचा वापर करून, हा मॉड्युलेशन मोड हळूहळू काही नवीन अनुप्रयोगांवर लागू केला गेला आहे, जसे की ऑप्टिकल फायबर सेन्सिंग, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिंग आणि इतर क्षेत्रे. विशेषतः काही परिस्थितींसाठी ज्यांना तुलनेने जास्त व्हॉल्यूम, पॉवर वापर आणि एक्स्टिनेशन रेशो आवश्यक आहे.

४. लेसर डायरेक्ट मॉड्युलेशन लेसर बायस करंट थेट नियंत्रित करून ऑप्टिकल सिग्नल देखील मॉड्युलेट करू शकते, खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, डायरेक्ट मॉड्युलेशनद्वारे ३ नॅनोसेकंद पल्स रुंदी मिळते. हे दिसून येते की पल्सच्या सुरुवातीला एक स्पाइक आहे, जो लेसर कॅरियरच्या शिथिलतेमुळे येतो. जर तुम्हाला सुमारे १०० पिकोसेकंदांचा पल्स मिळवायचा असेल, तर तुम्ही हा स्पाइक वापरू शकता. परंतु सहसा आपल्याला हा स्पाइक नको असतो.

सारांश

AOM काही वॅट्समध्ये ऑप्टिकल पॉवर आउटपुटसाठी योग्य आहे आणि त्याचे फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट फंक्शन आहे. EOM वेगवान आहे, परंतु ड्राइव्ह कॉम्प्लेक्सिटी जास्त आहे आणि एक्स्टिनेशन रेशो कमी आहे. SOM (SOA) हा GHz स्पीड आणि उच्च एक्स्टिनेशन रेशोसाठी इष्टतम उपाय आहे, ज्यामध्ये कमी पॉवर वापर, लघुकरण आणि इतर वैशिष्ट्ये आहेत. डायरेक्ट लेसर डायोड हे सर्वात स्वस्त उपाय आहेत, परंतु स्पेक्ट्रल वैशिष्ट्यांमधील बदलांची जाणीव ठेवा. प्रत्येक मॉड्युलेशन स्कीमचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत आणि स्कीम निवडताना अनुप्रयोग आवश्यकता अचूकपणे समजून घेणे आणि प्रत्येक स्कीमचे फायदे आणि तोटे जाणून घेणे आणि सर्वात योग्य स्कीम निवडणे महत्वाचे आहे. उदाहरणार्थ, वितरित फायबर सेन्सिंगमध्ये, पारंपारिक AOM मुख्य आहे, परंतु काही नवीन सिस्टम डिझाइनमध्ये, SOA स्कीमचा वापर वेगाने वाढत आहे, काही विंड liDAR पारंपारिक स्कीममध्ये टू-स्टेज AOM वापरतात, नवीन स्कीम डिझाइन किंमत कमी करण्यासाठी, आकार कमी करण्यासाठी आणि एक्स्टिनेशन रेशो सुधारण्यासाठी, SOA स्कीम स्वीकारली जाते. कम्युनिकेशन सिस्टीममध्ये, कमी स्पीड सिस्टीम सहसा डायरेक्ट मॉड्युलेशन स्कीम स्वीकारते आणि हाय स्पीड सिस्टीम सहसा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन स्कीम वापरते.