चार सामान्य मॉड्यूलेटर का अवलोकन

चार सामान्य मॉड्यूलेटर का अवलोकन

यह पेपर चार मॉड्यूलेशन विधियों (नैनोसेकंड या सबनैनोसेकंड समय डोमेन में लेजर आयाम को बदलना) का परिचय देता है जो फाइबर लेजर सिस्टम में सबसे अधिक उपयोग किए जाते हैं। इनमें AOM (एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन), EOM (इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेशन), SOM/एसओए(अर्धचालक प्रकाश प्रवर्धन जिसे अर्धचालक मॉडुलन के नाम से भी जाना जाता है), औरप्रत्यक्ष लेजर मॉड्यूलेशनइनमें एओएम,ईओएमएसओएम बाह्य मॉडुलन या अप्रत्यक्ष मॉडुलन से संबंधित है।

1. एकॉस्टो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर (एओएम)

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

2. इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर(ईओएम)

इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर एक मॉड्यूलेटर है जो कुछ इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल के इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभावों का उपयोग करता है, जैसे कि लिथियम नियोबेट क्रिस्टल (LiNb03), GaAs क्रिस्टल (GaAs) और लिथियम टैंटलेट क्रिस्टल (LiTa03)। इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभाव यह है कि जब वोल्टेज को इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल पर लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल क्रिस्टल का अपवर्तनांक बदल जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप क्रिस्टल की प्रकाश तरंग विशेषताओं में परिवर्तन होगा, और ऑप्टिकल सिग्नल के चरण, आयाम, तीव्रता और ध्रुवीकरण स्थिति का मॉड्यूलेशन महसूस किया जाता है।

चित्र: EOM ड्राइवर सर्किट का विशिष्ट विन्यास

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

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 एम्पलीफायरसेमीकंडक्टर ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर (SOM) सेमीकंडक्टर ऑप्टिकल एम्पलीफायर जैसा ही उपकरण है, लेकिन इसका उपयोग करने का तरीका पारंपरिक SOA एम्पलीफायर के साथ उपयोग किए जाने वाले तरीके 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 SOA को एक स्थिर ड्राइविंग करंट आमतौर पर 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 इलेक्ट्रिकल 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, जैसे ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग, LiDAR, OCT मेडिकल इमेजिंग और अन्य क्षेत्रों में लागू किया गया है। खासकर कुछ परिदृश्यों के लिए जिन्हें 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 मॉड्यूलेट भी 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 पल्स की शुरुआत में एक स्पाइक है, जो लेजर वाहक की शिथिलता 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 इस स्पाइक को नहीं चाहते हैं।

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) गीगाहर्ट्ज की गति और उच्च विलुप्त होने के अनुपात के लिए इष्टतम समाधान है, जिसमें कम बिजली की खपत, लघुकरण और अन्य विशेषताएं हैं। प्रत्यक्ष लेजर डायोड सबसे सस्ता समाधान है, लेकिन वर्णक्रमीय विशेषताओं में बदलाव के बारे में पता होना चाहिए। प्रत्येक मॉड्यूलेशन योजना के अपने फायदे और नुकसान हैं, और एक योजना का चयन करते 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, कुछ पवन लिडार पारंपरिक योजनाओं में दो-चरण एओएम का उपयोग होता है, लागत को कम करने, आकार को कम करने और विलुप्त होने के अनुपात में सुधार करने के लिए नई योजना डिजाइन, एसओए योजना को अपनाया जाता 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।