ચાર સામાન્ય મોડ્યુલેટરનો ઝાંખી

ચાર સામાન્ય મોડ્યુલેટરનો ઝાંખી

આ પેપર ચાર મોડ્યુલેશન પદ્ધતિઓ (નેનોસેકન્ડ અથવા સબનેનોસેકન્ડ ટાઇમ ડોમેનમાં લેસર એમ્પ્લીટ્યુડ બદલવા) રજૂ કરે છે જેનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ફાઇબર લેસર સિસ્ટમ્સમાં થાય છે. આમાં AOM (એકોસ્ટો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન), EOM (ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન), SOM/એસઓએ(સેમિકન્ડક્ટર લાઇટ એમ્પ્લીફિકેશન જેને સેમિકન્ડક્ટર મોડ્યુલેશન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે), અનેડાયરેક્ટ લેસર મોડ્યુલેશન. તેમની વચ્ચે, AOM,ઇઓએમ,SOM બાહ્ય મોડ્યુલેશન અથવા પરોક્ષ મોડ્યુલેશનનો સંદર્ભ આપે છે.

૧. 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, વિદ્યુત સિગ્નલ (કંપનવિસ્તાર મોડ્યુલેશન) સૌપ્રથમ ઇલેક્ટ્રો-એકોસ્ટિક ટ્રાન્સડ્યુસર પર લાગુ કરવામાં આવે છે, જે વિદ્યુત સિગ્નલને અલ્ટ્રાસોનિક ક્ષેત્રમાં 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(ઇઓએમ)

ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર એ એક મોડ્યુલેટર છે જે ચોક્કસ ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકો, જેમ કે લિથિયમ નિયોબેટ સ્ફટિકો (LiNb03), GaAs સ્ફટિકો (GaAs) અને લિથિયમ ટેન્ટાલેટ સ્ફટિકો (LiTa03) ના ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ પ્રભાવોનો ઉપયોગ કરે છે. ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ અસર એ છે કે જ્યારે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિક પર વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ સ્ફટિકનો રીફ્રેક્ટિવ ઇન્ડેક્સ બદલાશે, જેના પરિણામે સ્ફટિકની પ્રકાશ તરંગ લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર થશે, અને ઓપ્ટિકલ સિગ્નલના તબક્કા, કંપનવિસ્તાર, તીવ્રતા અને ધ્રુવીકરણ સ્થિતિનું મોડ્યુલેશન પ્રાપ્ત થશે.

આકૃતિ: EOM ડ્રાઇવર સર્કિટનું લાક્ષણિક રૂપરેખાંકન

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

સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર (SOA) નો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન માટે થાય છે, જેમાં ચિપ, ઓછો પાવર વપરાશ, બધા બેન્ડ માટે સપોર્ટ વગેરેના ફાયદા છે, અને તે EDFA જેવા પરંપરાગત ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયરનો ભવિષ્યનો વિકલ્પ છે (એર્બિયમ-ડોપેડ ફાઇબર એમ્પ્લીફાયર). સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટર (SOM) એ સેમિકન્ડક્ટર ઓપ્ટિકલ એમ્પ્લીફાયર જેવું જ ઉપકરણ છે, પરંતુ તેનો ઉપયોગ કરવાની રીત પરંપરાગત SOA એમ્પ્લીફાયર સાથે ઉપયોગમાં લેવાતી રીતથી થોડી અલગ છે, અને જ્યારે તેનો ઉપયોગ લાઇટ મોડ્યુલેટર તરીકે થાય છે ત્યારે તે જે સૂચકાંકો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે તે એમ્પ્લીફાયર તરીકે ઉપયોગમાં લેવાતા સૂચકાંકો કરતા થોડા અલગ હોય છે. જ્યારે ઓપ્ટિકલ સિગ્નલ એમ્પ્લીફિકેશન માટે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ત્યારે સામાન્ય રીતે SOA ને એક સ્થિર ડ્રાઇવિંગ કરંટ પૂરો પાડવામાં આવે છે જેથી ખાતરી કરી શકાય કે SOA રેખીય ક્ષેત્રમાં કાર્ય કરે છે; જ્યારે તેનો ઉપયોગ ઓપ્ટિકલ પલ્સને મોડ્યુલેટ કરવા માટે થાય છે, ત્યારે તે SOA માં સતત ઓપ્ટિકલ સિગ્નલો ઇનપુટ કરે છે, SOA ડ્રાઇવ કરંટને નિયંત્રિત કરવા માટે ઇલેક્ટ્રિકલ પલ્સનો ઉપયોગ કરે છે, અને પછી SOA આઉટપુટ સ્થિતિને એમ્પ્લીફિકેશન/એટેન્યુએશન તરીકે નિયંત્રિત કરે છે. SOA એમ્પ્લીફિકેશન અને એટેન્યુએશન લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કરીને, આ મોડ્યુલેશન મોડ ધીમે ધીમે કેટલાક નવા એપ્લિકેશનો પર લાગુ કરવામાં આવ્યો છે, જેમ કે ઓપ્ટિકલ ફાઇબર સેન્સિંગ, LiDAR, OCT મેડિકલ ઇમેજિંગ અને અન્ય ક્ષેત્રો. ખાસ કરીને કેટલીક પરિસ્થિતિઓ માટે જેને પ્રમાણમાં ઊંચા વોલ્યુમ, પાવર વપરાશ અને લુપ્તતા ગુણોત્તરની જરૂર હોય છે.

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

સારાંશ

AOM થોડા વોટમાં 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 GHz સ્પીડ અને ઉચ્ચ લુપ્તતા ગુણોત્તર માટે શ્રેષ્ઠ ઉકેલ છે, જેમાં ઓછી પાવર વપરાશ, લઘુચિત્રીકરણ અને અન્ય સુવિધાઓ છે. ડાયરેક્ટ લેસર ડાયોડ્સ સૌથી સસ્તો ઉકેલ છે, પરંતુ સ્પેક્ટ્રલ લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફારથી વાકેફ રહો. દરેક મોડ્યુલેશન યોજનાના પોતાના ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે, અને યોજના પસંદ કરતી વખતે એપ્લિકેશન આવશ્યકતાઓને સચોટ રીતે સમજવી, અને દરેક યોજનાના ફાયદા અને ગેરફાયદાથી પરિચિત રહેવું અને સૌથી યોગ્ય યોજના પસંદ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, વિતરિત ફાઇબર સેન્સિંગમાં, પરંપરાગત AOM મુખ્ય છે, પરંતુ કેટલીક નવી સિસ્ટમ ડિઝાઇનમાં, SOA યોજનાઓનો ઉપયોગ ઝડપથી વધી રહ્યો છે, કેટલીક પવન liDAR પરંપરાગત યોજનાઓમાં બે-તબક્કા AOM નો ઉપયોગ થાય છે, નવી યોજના ડિઝાઇન ખર્ચ ઘટાડવા, કદ ઘટાડવા અને લુપ્તતા ગુણોત્તરને સુધારવા માટે, SOA યોજના અપનાવવામાં આવે છે. સંદેશાવ્યવહાર પ્રણાલીમાં, ઓછી ગતિ સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે સીધી મોડ્યુલેશન યોજના અપનાવે છે, અને હાઇ સ્પીડ સિસ્ટમ સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિક મોડ્યુલેશન યોજનાનો ઉપયોગ કરે છે.