चार सामान्य मॉड्यूलेटरों का अवलोकन

चार सामान्य मॉड्यूलेटरों का अवलोकन

यह शोधपत्र चार मॉडुलन विधियों (नैनोसेकंड या सबनैनोसेकंड समय क्षेत्र में लेज़र आयाम परिवर्तन) का परिचय देता है जो फाइबर लेज़र प्रणालियों में सबसे अधिक उपयोग की जाती हैं। इनमें AOM (ध्वनि-प्रकाशिक मॉडुलन), EOM (विद्युत-प्रकाशिक मॉडुलन), SOM/एसओए(अर्धचालक प्रकाश प्रवर्धन जिसे अर्धचालक मॉडुलन के रूप में भी जाना जाता है), औरप्रत्यक्ष लेजर मॉड्यूलेशनइनमें एओएम,ईओएमएसओएम बाह्य मॉडुलन या अप्रत्यक्ष मॉडुलन से संबंधित है।

1. एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर (एओएम)

ध्वनि-प्रकाशिक मॉडुलन एक भौतिक प्रक्रिया है जो प्रकाशिक वाहक पर सूचना लोड करने के लिए ध्वनि-प्रकाशिक प्रभाव का उपयोग करती है। मॉडुलन करते समय, विद्युत संकेत (आयाम मॉडुलन) को सबसे पहले विद्युत-ध्वनिक ट्रांसड्यूसर पर लागू किया जाता है, जो विद्युत संकेत को पराध्वनिक क्षेत्र में परिवर्तित करता है। जब प्रकाश तरंग ध्वनि-प्रकाशिक माध्यम से गुजरती है, तो प्रकाशिक वाहक मॉडुलित हो जाता है और ध्वनि-प्रकाशिक क्रिया के कारण सूचना ले जाने वाली तीव्रता मॉडुलित तरंग बन जाता है।

2. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर एक मॉड्युलेटर होता है जो कुछ इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल, जैसे लिथियम नियोबेट क्रिस्टल (LiNb03), GaAs क्रिस्टल (GaAs) और लिथियम टैंटलेट क्रिस्टल (LiTa03) के इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभावों का उपयोग करता है। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव यह है कि जब इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल पर वोल्टेज लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल का अपवर्तनांक बदल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल की प्रकाश तरंग विशेषताओं में परिवर्तन होता है, और ऑप्टिकल सिग्नल के कला, आयाम, तीव्रता और ध्रुवीकरण अवस्था का मॉड्युलेशन होता है।

चित्र: EOM ड्राइवर सर्किट का विशिष्ट विन्यास

3. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर/सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (SOM/SOA)

सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (एसओए) का उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल सिग्नल प्रवर्धन के लिए किया जाता है, जिसमें चिप, कम बिजली की खपत, सभी बैंडों के लिए समर्थन आदि के फायदे हैं, और यह ईडीएफए (जैसे पारंपरिक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का भविष्य का विकल्प है।एर्बियम-डोप्ड फाइबर एम्पलीफायर)। एक सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (SOM) एक सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर जैसा ही उपकरण है, लेकिन इसका उपयोग पारंपरिक SOA एम्पलीफायर से थोड़ा अलग है, और जब इसे लाइट मॉड्यूलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो यह जिन संकेतकों पर ध्यान केंद्रित करता है, वे एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किए जाने वाले संकेतकों से थोड़े अलग होते हैं। जब ऑप्टिकल सिग्नल प्रवर्धन के लिए उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर SOA को एक स्थिर ड्राइविंग करंट प्रदान किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि SOA रैखिक क्षेत्र में काम करता है; जब इसका उपयोग ऑप्टिकल पल्स को मॉड्यूलेट करने के लिए किया जाता है, तो यह SOA में निरंतर ऑप्टिकल सिग्नल इनपुट करता है, SOA ड्राइव करंट को नियंत्रित करने के लिए विद्युत पल्स का उपयोग करता है, और फिर प्रवर्धन/क्षीणन के रूप में SOA आउटपुट स्थिति को नियंत्रित करता है। SOA प्रवर्धन और क्षीणन विशेषताओं का उपयोग करते हुए, इस मॉड्यूलेशन मोड को धीरे-धीरे कुछ नए अनुप्रयोगों में लागू किया गया है, जैसे कि ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिंग और अन्य क्षेत्र। खासकर कुछ परिदृश्यों के लिए जिनमें अपेक्षाकृत उच्च वॉल्यूम, बिजली की खपत और विलुप्ति अनुपात की आवश्यकता होती है।

4. लेज़र डायरेक्ट मॉड्यूलेशन, लेज़र बायस करंट को सीधे नियंत्रित करके ऑप्टिकल सिग्नल को भी मॉड्यूलेट कर सकता है। जैसा कि नीचे दिए गए चित्र में दिखाया गया है, डायरेक्ट मॉड्यूलेशन के माध्यम से 3 नैनोसेकंड की पल्स चौड़ाई प्राप्त होती है। यह देखा जा सकता है कि पल्स की शुरुआत में एक स्पाइक होता है, जो लेज़र वाहक के शिथिलन द्वारा उत्पन्न होता है। यदि आप लगभग 100 पिकोसेकंड का पल्स प्राप्त करना चाहते हैं, तो आप इस स्पाइक का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन आमतौर पर हम इस स्पाइक को नहीं चाहते हैं।

अंदाज़ करना

एओएम कुछ वाट में ऑप्टिकल पावर आउटपुट के लिए उपयुक्त है और इसमें आवृत्ति शिफ्ट फ़ंक्शन है। ईओएम तेज़ है, लेकिन ड्राइव जटिलता अधिक है और विलुप्ति अनुपात कम है। एसओएम (एसओए) गीगाहर्ट्ज की गति और उच्च विलुप्ति अनुपात के लिए इष्टतम समाधान है, जिसमें कम बिजली की खपत, लघुकरण और अन्य विशेषताएं हैं। प्रत्यक्ष लेजर डायोड सबसे सस्ता समाधान हैं, लेकिन वर्णक्रमीय विशेषताओं में बदलावों के बारे में पता होना चाहिए। प्रत्येक मॉड्यूलेशन योजना के अपने फायदे और नुकसान होते हैं, और एक योजना चुनते समय आवेदन आवश्यकताओं को सटीक रूप से समझना और प्रत्येक योजना के फायदे और नुकसान से परिचित होना और सबसे उपयुक्त योजना चुनना महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, वितरित फाइबर सेंसिंग में, पारंपरिक एओएम मुख्य है, लेकिन कुछ नए सिस्टम डिज़ाइनों में, एसओए योजनाओं का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है संचार प्रणाली में, कम गति प्रणाली आमतौर पर प्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन योजना को अपनाती है, और उच्च गति प्रणाली आमतौर पर इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन योजना का उपयोग करती है।