चार सामान्य मॉड्युलेटरचा आढावा

चार सामान्य मॉड्युलेटरचा आढावा

हा शोधनिबंध फायबर लेझर प्रणालींमध्ये सर्वाधिक वापरल्या जाणाऱ्या चार मॉड्युलेशन पद्धतींची (नॅनोसेकंद किंवा सबनॅनोसेकंद कालावधीत लेझरचा आयाम बदलणे) ओळख करून देतो. यामध्ये एओएम (अ‍ॅक्युस्टो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन), ईओएम (इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन), एसओएम/ यांचा समावेश आहे.एसओए(सेमीकंडक्टर प्रकाश प्रवर्धन, ज्याला सेमीकंडक्टर मॉड्युलेशन असेही म्हणतात), आणिथेट लेझर मॉड्युलेशनत्यांच्यापैकी, एओएम,ईओएमSOM हे बाह्य मॉड्युलेशन किंवा अप्रत्यक्ष मॉड्युलेशनच्या प्रकारात मोडते.

१. अ‍ॅक्युस्टो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर (एओएम)

ध्वनि-प्रकाशिक मॉड्युलेशन ही एक भौतिक प्रक्रिया आहे, जी प्रकाशीय वाहकावर माहिती भरण्यासाठी ध्वनि-प्रकाशिक परिणामाचा वापर करते. मॉड्युलेशन करताना, विद्युत सिग्नल (ॲम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशन) प्रथम इलेक्ट्रो-ॲकॉस्टिक ट्रान्सड्यूसरला दिला जातो, जो विद्युत सिग्नलचे अल्ट्रासोनिक क्षेत्रात रूपांतर करतो. जेव्हा प्रकाश तरंग ध्वनि-प्रकाशिक माध्यमातून जातो, तेव्हा ध्वनि-प्रकाशिक क्रियेमुळे प्रकाशीय वाहक मॉड्युलेट होतो आणि माहिती वाहून नेणाऱ्या तीव्रतेने मॉड्युलेटेड तरंगात रूपांतरित होतो.

2. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर हे एक असे मॉड्युलेटर आहे जे लिथियम नायोबाइट क्रिस्टल्स (LiNb03), GaAs क्रिस्टल्स (GaAs) आणि लिथियम टँटलेट क्रिस्टल्स (LiTa03) यांसारख्या विशिष्ट इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल्सच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल परिणामांचा उपयोग करते. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल परिणाम म्हणजे, जेव्हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टलला व्होल्टेज लावले जाते, तेव्हा त्या क्रिस्टलचा अपवर्तनांक बदलतो, ज्यामुळे क्रिस्टलच्या प्रकाश तरंग वैशिष्ट्यांमध्ये बदल होतो आणि ऑप्टिकल सिग्नलच्या फेज, अॅम्प्लिट्यूड, तीव्रता आणि ध्रुवीकरण स्थितीचे मॉड्युलेशन साध्य होते.

आकृती: EOM ड्रायव्हर सर्किटची ठराविक रचना

३. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्युलेटर/सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायर (एसओएम/एसओए)

सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर (SOA) सामान्यतः ऑप्टिकल सिग्नल ॲम्प्लिफिकेशनसाठी वापरला जातो, ज्यामध्ये चिप, कमी वीज वापर, सर्व बँड्सना समर्थन इत्यादी फायदे आहेत आणि तो EDFA सारख्या पारंपारिक ऑप्टिकल ॲम्प्लिफायर्ससाठी भविष्यातील एक पर्याय आहे.एर्बियम-मिश्रित फायबर अॅम्प्लीफायरसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्युलेटर (SOM) हे सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल अॅम्प्लिफायरसारखेच एक उपकरण आहे, परंतु त्याच्या वापराची पद्धत पारंपरिक SOA अॅम्प्लिफायरच्या वापरापेक्षा थोडी वेगळी आहे, आणि प्रकाश मॉड्युलेटर म्हणून वापरताना ते ज्या निर्देशकांवर लक्ष केंद्रित करते ते अॅम्प्लिफायर म्हणून वापरतानाच्या निर्देशकांपेक्षा थोडे वेगळे असतात. जेव्हा ऑप्टिकल सिग्नल अॅम्प्लिफिकेशनसाठी वापरले जाते, तेव्हा SOA लिनियर क्षेत्रात काम करेल याची खात्री करण्यासाठी त्याला सामान्यतः एक स्थिर ड्रायव्हिंग करंट पुरवला जातो; जेव्हा ऑप्टिकल पल्सेस मॉड्युलेट करण्यासाठी वापरले जाते, तेव्हा ते SOA ला सतत ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट करते, SOA ड्राइव्ह करंट नियंत्रित करण्यासाठी इलेक्ट्रिकल पल्सेस वापरते, आणि नंतर अॅम्प्लिफिकेशन/अटेन्युएशन म्हणून SOA आउटपुट स्थिती नियंत्रित करते. SOA च्या अॅम्प्लिफिकेशन आणि अटेन्युएशन वैशिष्ट्यांचा वापर करून, ही मॉड्युलेशन पद्धत हळूहळू ऑप्टिकल फायबर सेन्सिंग, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिंग आणि इतर क्षेत्रांसारख्या काही नवीन अनुप्रयोगांमध्ये लागू केली गेली आहे. विशेषतः अशा काही परिस्थितींसाठी जिथे तुलनेने जास्त आकारमान, वीज वापर आणि एक्सटिंक्शन रेशो आवश्यक असतो.

४. लेझर डायरेक्ट मॉड्युलेशनद्वारे लेझर बायस करंट थेट नियंत्रित करून ऑप्टिकल सिग्नलला मॉड्युलेट करता येते. खालील आकृतीत दाखवल्याप्रमाणे, डायरेक्ट मॉड्युलेशनद्वारे ३ नॅनोसेकंदांची पल्स रुंदी मिळते. हे दिसून येते की पल्सच्या सुरुवातीला एक स्पाइक आहे, जो लेझर कॅरियरच्या रिलॅक्सेशनमुळे येतो. जर तुम्हाला सुमारे १०० पिकोसेकंदांची पल्स हवी असेल, तर तुम्ही या स्पाइकचा वापर करू शकता. पण सामान्यतः आपल्याला हा स्पाइक नको असतो.

सारांश

AOM काही वॅटच्या ऑप्टिकल पॉवर आउटपुटसाठी योग्य आहे आणि त्यात फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट फंक्शन आहे. EOM वेगवान आहे, परंतु ड्राइव्हची गुंतागुंत जास्त आहे आणि एक्सटिंक्शन रेशो कमी आहे. SOM (SOA) हा GHz गती आणि उच्च एक्सटिंक्शन रेशोसाठी सर्वोत्तम उपाय आहे, ज्यात कमी वीज वापर, लघुकरण आणि इतर वैशिष्ट्ये आहेत. डायरेक्ट लेझर डायोड्स हा सर्वात स्वस्त उपाय आहे, परंतु स्पेक्ट्रल वैशिष्ट्यांमधील बदलांबद्दल जागरूक रहा. प्रत्येक मॉड्युलेशन योजनेचे स्वतःचे फायदे आणि तोटे आहेत, आणि योजना निवडताना ॲप्लिकेशनच्या गरजा अचूकपणे समजून घेणे, प्रत्येक योजनेच्या फायद्या-तोट्यांशी परिचित असणे आणि सर्वात योग्य योजना निवडणे महत्त्वाचे आहे. उदाहरणार्थ, डिस्ट्रिब्युटेड फायबर सेन्सिंगमध्ये, पारंपरिक AOM मुख्य आहे, परंतु काही नवीन सिस्टीम डिझाइनमध्ये SOA योजनांचा वापर वेगाने वाढत आहे, काही विंड लिडार पारंपरिक योजनांमध्ये दोन-टप्प्यांचे AOM वापरले जाते, नवीन योजनेच्या डिझाइनमध्ये खर्च कमी करण्यासाठी, आकार कमी करण्यासाठी आणि एक्सटिंक्शन रेशो सुधारण्यासाठी SOA योजना स्वीकारली जाते. संचार प्रणालीमध्ये, कमी गती प्रणालीमध्ये सामान्यतः थेट मॉड्युलेशन योजना वापरली जाते आणि उच्च गती प्रणालीमध्ये सामान्यतः इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेशन योजना वापरली जाते.