סקירה כללית של ארבעה מאפננים נפוצים

סקירה כללית של ארבעה מאפננים נפוצים

מאמר זה מציג ארבע שיטות אפנון (שינוי משרעת הלייזר בתחום הזמן הננו-שניות או התת-ננו-שניות) הנפוצות ביותר במערכות לייזר סיבים. אלה כוללים AOM (אפנון אקוסטו-אופטי), EOM (אפנון אלקטרו-אופטי), SOM/SOA(הגברת אור מוליכים למחצה הידועה גם בשם אפנון מוליכים למחצה), ואפנון לייזר ישיר. ביניהם, AOM,EOM,SOM שייכים לאפנון חיצוני, או אפנון עקיף.

1. מודול אקוסטו-אופטי (AOM)

אפנון אקוסטו-אופטי הוא תהליך פיזי המשתמש באפקט אקוסטו-אופטי כדי לטעון מידע על הספק האופטי. בעת אפנון, האות החשמלי (אפנון משרעת) מוחל לראשונה על המתמר האלקטרו-אקוסטי, הממיר את האות החשמלי לשדה קולי. כאשר גל האור עובר דרך המדיום האקוסטו-אופטי, הנשא האופטי מאופנן והופך לגל מאופנן בעוצמה הנושא מידע עקב הפעולה האקוסטו-אופטית

2. מודולטור אלקטרו-אופטי(EOM)

מאפנן אלקטרו-אופטי הוא מאפנן המנצל את ההשפעות האלקטרו-אופטיות של גבישים אלקטרו-אופטיים מסוימים, כגון גבישי ליתיום ניובאט (LiNb03), גבישי GaAs (GaAs) וגבישי ליתיום טנטלאט (LiTa03). ההשפעה האלקטרו-אופטית היא שכאשר המתח מופעל על הגביש האלקטרו-אופטי, מקדם השבירה של הגביש האלקטרו-אופטי ישתנה, וכתוצאה מכך שינויים במאפייני גלי האור של הגביש, ובאפנון הפאזה, משרעת, עוצמה ומצב קיטוב של האות האופטי מתממשים.

איור: תצורה אופיינית של מעגל דרייבר EOM

3. מודול אופטי מוליכים למחצה/מגבר אופטי מוליכים למחצה (SOM/SOA)

מגבר אופטי מוליכים למחצה (SOA) משמש בדרך כלל להגברת אותות אופטי, שיש לו את היתרונות של שבב, צריכת חשמל נמוכה, תמיכה בכל הלהקות וכו', ומהווה אלטרנטיבה עתידית למגברים אופטיים מסורתיים כגון EDFA (מגבר סיבים מסוממים בארביום). מאפנן אופטי מוליכים למחצה (SOM) הוא אותו התקן כמו מגבר אופטי מוליכים למחצה, אך אופן השימוש בו שונה מעט מהאופן שבו הוא משמש עם מגבר SOA מסורתי, ומהאינדיקטורים שבהם הוא מתמקד כאשר הוא משמש כמגבר. מאפנן האור שונה במקצת מאלה המשמשים כמגבר. בשימוש להגברת אותות אופטי, זרם הנעה יציב מסופק בדרך כלל ל-SOA כדי להבטיח שה-SOA פועל באזור הליניארי; כאשר הוא משמש לאוונון פולסים אופטיים, הוא מכניס אותות אופטיים רציפים ל-SOA, משתמש בפולסים חשמליים כדי לשלוט בזרם כונן SOA, ולאחר מכן לשלוט במצב הפלט של SOA כהגברה/הנחתה. באמצעות מאפייני ההגברה וההנחתה של SOA, מצב אפנון זה יושם בהדרגה לכמה יישומים חדשים, כגון חישת סיבים אופטיים, LiDAR, הדמיה רפואית OCT ותחומים אחרים. במיוחד עבור תרחישים מסוימים הדורשים נפח גבוה יחסית, צריכת חשמל ויחס הכחדה.

4. אפנון ישיר בלייזר יכול גם לווסת את האות האופטי על ידי שליטה ישירה בזרם הטיית הלייזר, כפי שמוצג באיור למטה, רוחב פולס של 3 ננו-שניות מתקבל באמצעות אפנון ישיר. ניתן לראות כי ישנו ספייק בתחילת הדופק, הנגרם על ידי הרפיה של נשא הלייזר. אם אתה רוצה לקבל דופק של כ-100 פיקושניות, אתה יכול להשתמש בספייק הזה. אבל בדרך כלל אנחנו לא רוצים לקבל את השפיץ הזה.

לְסַכֵּם

AOM מתאים להספק אופטי בכמה וואטים ויש לו פונקציית שינוי תדר. EOM מהיר, אך מורכבות הכונן גבוהה ויחס ההכחדה נמוך. SOM (SOA) הוא הפתרון האופטימלי למהירות גיגה-הרץ ויחס הכחדה גבוה, עם צריכת חשמל נמוכה, מזעור ותכונות אחרות. דיודות לייזר ישירות הן הפתרון הזול ביותר, אך שימו לב לשינויים במאפיינים הספקטרליים. לכל סכימה אפנון יש יתרונות וחסרונות משלה, וחשוב להבין במדויק את דרישות היישום בעת בחירת סכימה, ולהכיר את היתרונות והחסרונות של כל סכימה, ולבחור את הסכימה המתאימה ביותר. לדוגמה, בחיישת סיבים מבוזרים, ה-AOM המסורתי הוא העיקרי, אך בחלק מתכנוני מערכות חדשים, השימוש בסכימות SOA גדל במהירות, בחלק מהסכמות המסורתיות של liDAR משתמשות ב-AOM דו-שלבי, עיצוב הסכמה החדש על מנת לאפשר להפחית את העלות, להפחית את הגודל ולשפר את יחס ההכחדה, שיטת SOA מאומצת. במערכת התקשורת, מערכת המהירות הנמוכה מאמצת בדרך כלל את סכימת האפנון הישיר, ומערכת המהירות הגבוהה משתמשת בדרך כלל בסכימת האפנון האלקטרו-אופטי.