نظرة عامة على أربعة المغيرين المشتركة

نظرة عامة على أربعة المغيرين المشتركة

تقدم هذه الورقة أربع طرق تعديل (تغيير سعة الليزر في المجال الزمني بالنانو ثانية أو دون النانو ثانية) الأكثر استخدامًا في أنظمة ليزر الألياف. وتشمل هذه AOM (التعديل الصوتي البصري)، EOM (التعديل الكهروضوئي)، SOM/الخدمية(تضخيم ضوء أشباه الموصلات المعروف أيضًا باسم تعديل أشباه الموصلات)، وتعديل الليزر المباشر. ومن بينها أوم،بعثة التقييم,SOM تنتمي إلى التعديل الخارجي، أو التعديل غير المباشر.

1. المغير الصوتي البصري (AOM)

التعديل الصوتي البصري هو عملية فيزيائية تستخدم التأثير الصوتي البصري لتحميل المعلومات على الناقل البصري. عند التعديل، يتم تطبيق الإشارة الكهربائية (تعديل السعة) أولاً على محول الطاقة الكهربائية الصوتية، والذي يحول الإشارة الكهربائية إلى مجال بالموجات فوق الصوتية. عندما تمر موجة الضوء عبر الوسط الصوتي البصري، يتم تعديل الموجة الحاملة الضوئية وتصبح موجة معدلة الكثافة تحمل المعلومات بسبب الإجراء الصوتي البصري

2. المغير الكهروضوئي(eom)

المغير الكهروضوئي هو مُعدِّل يستخدم التأثيرات الكهروضوئية لبعض البلورات الكهروضوئية، مثل بلورات نيوبات الليثيوم (LiNb03)، وبلورات GaAs (GaAs) وبلورات تنتاليات الليثيوم (LiTa03). التأثير الكهروضوئي هو أنه عندما يتم تطبيق الجهد على البلورة الكهروضوئية، فإن مؤشر انكسار البلورة الكهروضوئية سيتغير، مما يؤدي إلى تغييرات في خصائص موجة الضوء للبلورة، وتعديل الطور، يتم تحقيق حالة السعة والكثافة والاستقطاب للإشارة الضوئية.

الشكل: التكوين النموذجي لدائرة تشغيل EOM

3. المغير البصري لأشباه الموصلات/مضخم بصري لأشباه الموصلات (SOM/SOA)

عادةً ما يتم استخدام مضخم بصري لأشباه الموصلات (SOA) لتضخيم الإشارة الضوئية، والذي يتميز بمزايا الرقاقة، وانخفاض استهلاك الطاقة، ودعم جميع النطاقات، وما إلى ذلك، وهو بديل مستقبلي للمضخمات الضوئية التقليدية مثل EDFA (مضخم ألياف مشبع بالإربيوم). المغير البصري لأشباه الموصلات (SOM) هو نفس جهاز المضخم البصري لأشباه الموصلات، لكن طريقة استخدامه تختلف قليلاً عن طريقة استخدامه مع مضخم SOA التقليدي، والمؤشرات التي يركز عليها عند استخدامه كمضخم صوت. يختلف مُعدِّل الضوء قليلاً عن تلك المستخدمة كمضخم. عند استخدامه لتضخيم الإشارة الضوئية، يتم عادةً توفير تيار قيادة ثابت إلى SOA لضمان عمل SOA في المنطقة الخطية؛ عندما يتم استخدامه لتعديل النبضات الضوئية، فإنه يقوم بإدخال إشارات ضوئية مستمرة إلى SOA، ويستخدم نبضات كهربائية للتحكم في تيار محرك SOA، ثم يتحكم في حالة إخراج SOA كتضخيم/توهين. باستخدام خصائص التضخيم والتوهين الخاصة بـ SOA، تم تطبيق وضع التعديل هذا تدريجيًا على بعض التطبيقات الجديدة، مثل استشعار الألياف الضوئية، وLiDAR، والتصوير الطبي OCT وغيرها من المجالات. خاصة بالنسبة لبعض السيناريوهات التي تتطلب حجمًا مرتفعًا نسبيًا واستهلاك الطاقة ونسبة الانقراض.

4. يمكن للتشكيل المباشر بالليزر أيضًا تعديل الإشارة الضوئية عن طريق التحكم المباشر في تيار انحياز الليزر، كما هو موضح في الشكل أدناه، يتم الحصول على عرض نبضة يبلغ 3 نانو ثانية من خلال التعديل المباشر. ويمكن ملاحظة أن هناك ارتفاعًا في بداية النبضة، والذي يحدث بسبب استرخاء حامل الليزر. إذا كنت ترغب في الحصول على نبض يبلغ حوالي 100 بيكو ثانية، فيمكنك استخدام هذا الارتفاع. لكننا عادة لا نريد أن يكون لدينا هذا الارتفاع.

تلخيص

AOM مناسب لإخراج الطاقة الضوئية ببضعة واط وله وظيفة تحويل التردد. EOM سريع، لكن تعقيد محرك الأقراص مرتفع ونسبة الانقراض منخفضة. SOM (SOA) هو الحل الأمثل لسرعة جيجاهرتز ونسبة الانقراض العالية، مع انخفاض استهلاك الطاقة، والتصغير وغيرها من الميزات. تعتبر ثنائيات الليزر المباشرة هي الحل الأرخص، لكن كن على دراية بالتغيرات في الخصائص الطيفية. كل مخطط تعديل له مزاياه وعيوبه، ومن المهم أن نفهم بدقة متطلبات التطبيق عند اختيار مخطط، والتعرف على مزايا وعيوب كل مخطط، واختيار المخطط الأنسب. على سبيل المثال، في استشعار الألياف الموزعة، تكون AOM التقليدية هي الشيء الرئيسي، ولكن في بعض تصميمات الأنظمة الجديدة، يتزايد استخدام مخططات SOA بسرعة، وفي بعض المخططات التقليدية لـ LiDAR للرياح تستخدم AOM على مرحلتين، وهو تصميم مخطط جديد من أجل لتقليل التكلفة وتقليل الحجم وتحسين نسبة الانقراض، تم اعتماد مخطط SOA. في نظام الاتصالات، عادة ما يعتمد نظام السرعة المنخفضة نظام التعديل المباشر، وعادة ما يستخدم نظام السرعة العالية نظام التعديل الكهروضوئي.