ચાર સામાન્ય મોડ્યુલેટરની ઝાંખી

ચાર સામાન્ય મોડ્યુલેટરની ઝાંખી

આ પેપર ચાર મોડ્યુલેશન પદ્ધતિઓનો પરિચય આપે છે (નેનોસેકન્ડ અથવા સબનેનોસેકન્ડ સમય ડોમેનમાં લેસર કંપનવિસ્તાર બદલવું) જે ફાઇબર લેસર સિસ્ટમ્સમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે. આમાં AOM (એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન), EOM (ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન), SOM/SOA(સેમિકન્ડક્ટર લાઇટ એમ્પ્લીફિકેશન સેમિકન્ડક્ટર મોડ્યુલેશન તરીકે પણ ઓળખાય છે), અનેડાયરેક્ટ લેસર મોડ્યુલેશન. તેમાંથી, AOM,EOM,SOM બાહ્ય મોડ્યુલેશન અથવા પરોક્ષ મોડ્યુલેશનથી સંબંધિત છે.

1. એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેટર (AOM)

એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન એ એક ભૌતિક પ્રક્રિયા છે જે ઓપ્ટિકલ કેરિયર પર માહિતી લોડ કરવા માટે એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક અસરનો ઉપયોગ કરે છે. મોડ્યુલેટ કરતી વખતે, ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલ (એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન) સૌપ્રથમ ઇલેક્ટ્રો-એકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર પર લાગુ થાય છે, જે ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને અલ્ટ્રાસોનિક ફિલ્ડમાં રૂપાંતરિત કરે છે. જ્યારે પ્રકાશ તરંગ એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક માધ્યમમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઓપ્ટિકલ કેરિયર મોડ્યુલેટ થાય છે અને એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક ક્રિયાને કારણે માહિતી વહન કરતી તીવ્રતા મોડ્યુલેટેડ તરંગ બની જાય છે.

2. ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર(EOM)

ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર એ મોડ્યુલેટર છે જે અમુક ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકોની ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ અસરોનો ઉપયોગ કરે છે, જેમ કે લિથિયમ નિયોબેટ ક્રિસ્ટલ્સ (LiNb03), GaAs ક્રિસ્ટલ્સ (GaAs) અને લિથિયમ ટેન્ટાલેટ ક્રિસ્ટલ્સ (LiTa03). ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ અસર એ છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ક્રિસ્ટલ પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ ક્રિસ્ટલનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બદલાશે, પરિણામે ક્રિસ્ટલની લાઇટ વેવ લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર થશે, અને તબક્કાના મોડ્યુલેશન, ઓપ્ટિકલ સિગ્નલની કંપનવિસ્તાર, તીવ્રતા અને ધ્રુવીકરણ સ્થિતિ સમજાય છે.

આકૃતિ: EOM ડ્રાઇવર સર્કિટનું લાક્ષણિક રૂપરેખાંકન

3. સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર/સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (SOM/SOA)

સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (SOA) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન માટે થાય છે, જેમાં ચિપ, ઓછા પાવર વપરાશ, તમામ બેન્ડ માટે સપોર્ટ વગેરેના ફાયદા છે અને તે પરંપરાગત ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર જેમ કે EDFA (ઈડીએફએ) નો ભાવિ વિકલ્પ છે.એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર). સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર (SOM) એ સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર જેવું જ ઉપકરણ છે, પરંતુ જે રીતે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તે પરંપરાગત SOA એમ્પ્લીફાયર સાથે જે રીતે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે તેનાથી થોડો અલગ છે અને જ્યારે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે ત્યારે તે સૂચકાંકો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. લાઇટ મોડ્યુલેટર એમ્પ્લીફાયર તરીકે વપરાતા લોકો કરતા થોડા અલગ છે. જ્યારે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન માટે ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે સામાન્ય રીતે SOA ને SOA રેખીય પ્રદેશમાં કાર્ય કરે છે તેની ખાતરી કરવા માટે સ્થિર ડ્રાઇવિંગ પ્રવાહ પ્રદાન કરવામાં આવે છે; જ્યારે તેનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ પલ્સનું મોડ્યુલેટ કરવા માટે થાય છે, ત્યારે તે SOA ને સતત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ ઇનપુટ કરે છે, SOA ડ્રાઇવ કરંટને નિયંત્રિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિકલ પલ્સનો ઉપયોગ કરે છે અને પછી SOA આઉટપુટ સ્ટેટને એમ્પ્લીફિકેશન/એટેન્યુએશન તરીકે નિયંત્રિત કરે છે. SOA એમ્પ્લીફિકેશન અને એટેન્યુએશન લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને, આ મોડ્યુલેશન મોડ ધીમે ધીમે કેટલીક નવી એપ્લિકેશનો પર લાગુ કરવામાં આવ્યું છે, જેમ કે ઓપ્ટિકલ ફાઈબર સેન્સિંગ, LiDAR, OCT મેડિકલ ઇમેજિંગ અને અન્ય ક્ષેત્રો. ખાસ કરીને એવા કેટલાક દૃશ્યો માટે કે જેમાં પ્રમાણમાં વધારે વોલ્યુમ, પાવર વપરાશ અને લુપ્તતા ગુણોત્તરની જરૂર હોય છે.

4. લેસર ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેશન લેસર બાયસ કરંટને સીધું નિયંત્રિત કરીને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલને પણ મોડ્યુલેટ કરી શકે છે, નીચેની આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેશન દ્વારા 3 નેનોસેકન્ડ પલ્સ પહોળાઈ મેળવવામાં આવે છે. તે જોઈ શકાય છે કે પલ્સની શરૂઆતમાં એક સ્પાઇક છે, જે લેસર વાહકના છૂટછાટ દ્વારા લાવવામાં આવે છે. જો તમે લગભગ 100 પિકોસેકન્ડની પલ્સ મેળવવા માંગતા હો, તો તમે આ સ્પાઇકનો ઉપયોગ કરી શકો છો. પરંતુ સામાન્ય રીતે આપણે આ સ્પાઇક રાખવા માંગતા નથી.

સરવાળો

AOM થોડા વોટ્સમાં ઓપ્ટિકલ પાવર આઉટપુટ માટે યોગ્ય છે અને તેમાં ફ્રીક્વન્સી શિફ્ટ ફંક્શન છે. EOM ઝડપી છે, પરંતુ ડ્રાઇવ જટિલતા વધારે છે અને લુપ્તતા ગુણોત્તર ઓછો છે. SOM (SOA) એ ગીગાહર્ટ્ઝની ઝડપ અને ઉચ્ચ લુપ્તતા ગુણોત્તર માટેનો શ્રેષ્ઠ ઉકેલ છે, જેમાં ઓછા વીજ વપરાશ, લઘુચિત્રીકરણ અને અન્ય સુવિધાઓ છે. ડાયરેક્ટ લેસર ડાયોડ્સ એ સૌથી સસ્તો ઉકેલ છે, પરંતુ વર્ણપટની લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફારથી વાકેફ રહો. દરેક મોડ્યુલેશન સ્કીમના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે, અને સ્કીમ પસંદ કરતી વખતે એપ્લીકેશનની આવશ્યકતાઓને સચોટ રીતે સમજવી અને દરેક સ્કીમના ફાયદા અને ગેરફાયદાથી પરિચિત થવું અને સૌથી યોગ્ય સ્કીમ પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ડિસ્ટ્રિબ્યુટેડ ફાઇબર સેન્સિંગમાં, પરંપરાગત એઓએમ મુખ્ય છે, પરંતુ કેટલીક નવી સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં, SOA યોજનાઓનો ઉપયોગ ઝડપથી વધી રહ્યો છે, કેટલીક પવન liDAR પરંપરાગત યોજનાઓમાં દ્વિ-તબક્કાની AOMનો ઉપયોગ થાય છે, નવી યોજના ડિઝાઇન કરવા માટે ખર્ચ ઘટાડવા, કદ ઘટાડવા અને લુપ્તતા ગુણોત્તરમાં સુધારો કરવા માટે SOA યોજના અપનાવવામાં આવી છે. કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમમાં, ઓછી સ્પીડ સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે ડાયરેક્ટ મોડ્યુલેશન સ્કીમ અપનાવે છે અને હાઈ સ્પીડ સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે ઈલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન સ્કીમનો ઉપયોગ કરે છે.