चार सामान्य मॉड्यूलेटर का अवलोकन

चार सामान्य मॉड्यूलेटर का अवलोकन

यह पेपर चार मॉड्यूलेशन विधियों (नैनोसेकंड या सबनैनोसेकंड टाइम डोमेन में लेजर आयाम को बदलना) का परिचय देता है जो फाइबर लेजर सिस्टम में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। इनमें एओएम (एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन), ईओएम (इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन), एसओएम/ शामिल हैं।एसओए(अर्धचालक प्रकाश प्रवर्धन जिसे अर्धचालक मॉड्यूलेशन के रूप में भी जाना जाता है), औरप्रत्यक्ष लेजर मॉड्यूलेशन. उनमें से, एओएम,ईओएम,एसओएम बाहरी मॉड्यूलेशन, या अप्रत्यक्ष मॉड्यूलेशन से संबंधित है।

1. एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर (एओएम)

एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन एक भौतिक प्रक्रिया है जो ऑप्टिकल कैरियर पर जानकारी लोड करने के लिए एकॉस्टो-ऑप्टिक प्रभाव का उपयोग करती है। मॉड्यूलेट करते समय, विद्युत सिग्नल (आयाम मॉड्यूलेशन) को पहले इलेक्ट्रो-ध्वनिक ट्रांसड्यूसर पर लागू किया जाता है, जो विद्युत सिग्नल को अल्ट्रासोनिक क्षेत्र में परिवर्तित करता है। जब प्रकाश तरंग ध्वनि-ऑप्टिक माध्यम से गुजरती है, तो ऑप्टिकल वाहक संग्राहक हो जाता है और ध्वनि-ऑप्टिक क्रिया के कारण जानकारी ले जाने वाली तीव्रता संग्राहक तरंग बन जाता है।

2. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर एक मॉड्यूलेटर है जो कुछ इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल, जैसे लिथियम नाइओबेट 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 वोल्टेज को इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल पर लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल का अपवर्तक सूचकांक बदल जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल की प्रकाश तरंग विशेषताओं और चरण के मॉड्यूलेशन में परिवर्तन होगा, ऑप्टिकल सिग्नल के आयाम, तीव्रता और ध्रुवीकरण स्थिति का एहसास होता है।

चित्र: ईओएम ड्राइवर सर्किट का विशिष्ट विन्यास

3. सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर/सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (एसओएम/एसओए)

सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर (एसओए) का उपयोग आमतौर पर ऑप्टिकल सिग्नल एम्प्लीफिकेशन के लिए किया जाता है, जिसमें चिप, कम बिजली की खपत, सभी बैंड के लिए समर्थन आदि के फायदे हैं, और यह ईडीएफए जैसे पारंपरिक ऑप्टिकल एम्पलीफायरों का भविष्य का विकल्प है।एर्बियम-डॉप्ड फाइबर एम्पलीफायर). एक सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (एसओएम) एक सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर के समान उपकरण है, लेकिन जिस तरह से इसका उपयोग किया जाता है वह पारंपरिक एसओए एम्पलीफायर के साथ उपयोग किए जाने वाले तरीके से थोड़ा अलग होता है, और जब इसे एक के रूप में उपयोग किया जाता है तो यह जिन संकेतकों पर ध्यान केंद्रित करता है। लाइट मॉड्यूलेटर एम्पलीफायर के रूप में उपयोग किए जाने वाले मॉड्यूलर से थोड़े अलग होते हैं। जब ऑप्टिकल सिग्नल प्रवर्धन के लिए उपयोग किया जाता है, तो आमतौर पर एसओए को एक स्थिर ड्राइविंग करंट प्रदान किया जाता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि एसओए 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 SOA आउटपुट स्थिति को प्रवर्धन/क्षीणन के रूप में नियंत्रित करता है। SOA प्रवर्धन और क्षीणन विशेषताओं का उपयोग करते हुए, इस मॉड्यूलेशन मोड को धीरे-धीरे कुछ नए अनुप्रयोगों, जैसे ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में लागू किया गया है। विशेष रूप से कुछ परिदृश्यों के लिए जिनमें अपेक्षाकृत उच्च मात्रा, बिजली की खपत और विलुप्त होने के अनुपात की आवश्यकता होती है।

4. लेजर डायरेक्ट मॉड्यूलेशन लेजर 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 पल्स चौड़ाई प्राप्त की जाती है। यह देखा जा सकता है कि नाड़ी की शुरुआत में एक स्पाइक है, जो लेजर वाहक के विश्राम के कारण होता है। यदि आप लगभग 100 पिकोसेकंड की पल्स प्राप्त करना चाहते हैं, तो आप इस स्पाइक का उपयोग कर सकते हैं। लेकिन आमतौर पर हम यह स्पाइक नहीं चाहते।

अंदाज़ करना

एओएम कुछ वाट में ऑप्टिकल पावर आउटपुट के लिए उपयुक्त है और इसमें फ्रीक्वेंसी शिफ्ट फ़ंक्शन है। ईओएम तेज़ है, लेकिन ड्राइव जटिलता अधिक है और विलुप्त होने का अनुपात कम है। एसओएम (एसओए) कम बिजली की खपत, लघुकरण और अन्य सुविधाओं के साथ गीगाहर्ट्ज गति और उच्च विलुप्ति अनुपात के लिए इष्टतम समाधान है। डायरेक्ट लेजर डायोड सबसे सस्ता समाधान है, लेकिन वर्णक्रमीय विशेषताओं में बदलाव से सावधान रहें। प्रत्येक मॉड्यूलेशन योजना के अपने फायदे और नुकसान हैं, और 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 डिजाइनों में, एसओए योजनाओं का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है, कुछ पवन लिडार पारंपरिक योजनाओं में दो-चरण एओएम का उपयोग किया जाता है, नई योजना डिजाइन लागत कम करने, आकार कम करने और विलुप्त होने के अनुपात में सुधार के लिए SOA योजना अपनाई गई 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।