Optik Modulyasiya

Optik Modulyasiya Tərif

Optik modulyasiya, məlumatları ehtiva edən yüksək dərəcəli elektrik sinyali əsasında işıq dalğalarını dəyişdirmə prosesini nəzərdə tutur. Dəyişdirilmiş işıq dalğaları daha sonra şəffaf ortamda və ya optik lif kabeli vasitəsilə çatdırılır.

Daha dəqiq olaraq, optik modulyasiya, məlumatları ehtiva edən elektrik sinyalını uyğun işıq sinyalına çevirilməsi kimi təyin edilə bilər. Bu çevrilmə, məlumatların uzun məsafələrdə yüksək sadəliklə çatdırılmasına imkan verir.

Əsasən, optik sinyalları modulyasiya etmək üçün iki fərqli yanaşma mövcuddur, bunlar aşağıdakı kimi kateqorizələndirilir:

Doğrudan Modulyasiya

Adından da bəhrəsdən, doğrudan modulyasiya, nəql ediləcək məlumatın doğrudan işıq axınına yerləşdirildiyi bir texnikadır. Bu üsulda, adətən lazer olan işıq mənbəsinin sürət cürrenci, elektrik məlumat sinyalinə görə doğrudan dəyişdirilir. Bu doğrudan dəyişiklik, optik gücü sinyalında uyğun dəyişikliyə səbəb olur, bu da ayrı optik modulyatorların istifadəsinə ehtiyac olmayan bir sistem yaradır.

Amma, bu modulyasiya üsulu ciddi zəiflərlərə malikdir. Bunlar əsasən, müstəqil və stimulyalı emisyanın nosu vaxtları, işıq mənbəsinin foton nömrəsi ilə bağlıdır. Doğrudan modulyasiya üçün lazer transmettorundan istifadə edildikdə, lazer elektrik sinyalına və ya sürət cürrencinə cavab verərək açılır və bağlanır. Bu prosesdə, lazerin xətti genişlənir, bu effekt "çirp" adlanır. Lazerin xəttinin genişlənməsi, doğrudan modulyasiyanın tətbiq sahəsini ciddi şəkildə məhdudlaşdırır, bu da onu 2,5 Gbps-dən yüksək məlumat dərəcələri üçün uygun olmayan edir.

Xarici Modulyasiya

Qarşısındakı, xarici modulyasiya, optik sinyalları dəyişdirmək və onların xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün xüsusi optik modulyatorlardan istifadə edir. Bu üsul, 10 Gbps-dən yüksək məlumat dərəcələrinə malik sinyalları modulyasiya etmək üçün xüsusi uyğun olduğunu göstərir. Həmişə həyata keçirilən sürətli məlumatlarla başa çıxmaqda üstünlük gətirir, lakin yalnız yüksək məlumat dərəcəli sinyallar üçün xarici modulyasiyanın istifadəsi zəruri deyil; digər sənaryolarda da tətbiq oluna bilər.

Aşağıdaki şəkil, xarici modulyatorun necə işlədiyini və optik sinyal ilə interaksiya edərək istənilən modulyasiyanı əldə etməyin mekanizmini göstərir.

Xarici Modulyasiya Detalları

Xarici modulyasiya quraşmasında, ilk komponent, adətən lazer diodudur. Lazer diodu dan sonra, optik modulyator devresi daxil olur. Bu devre, gələn elektrik sinyalına uyğun olaraq mənbə tərəfindən yayılan işıq dalğalarını dəyişdirir.

Lazer diodu, sabit amplitudlu optik sinyal yaratır. Nəticədə, optik sinyalin amplitudunu dəyişdirmək əvəzinə, elektrik sinyal, optik çıxışın güc səviyyəsinə təsir edir. Bu nəticədə, modulyatorun çıxışında, elektrik girişində kodlanmış məlumatı daşıyan zamanla dəyişən optik sinyal yaradılır.

Göstərmək lazımdır ki, xarici modulyatorun devresi iki yolla dizayn edilə bilər. O, optik mənbə ilə inteqral olaraq, daha kompakt və optimallaşdırılmış həll yaratmaq üçün bir ola bilər. Alternativ olaraq, o, ayrı, müstəqil cihaz kimi işləyə bilər, sistem dizaynına və inteqrasiyasına fleksibillik təmin edir.

Xarici modulyasiya prosesinin mərkəzində olan optik modulyatorlar, əsasən iki əsas növə bölünə bilər:

Elektro-Optik Faz Modulyatoru

Bu növ optik modulyator, adətən Mach-Zehnder Modulyatoru kimi tanınır və əsas materialı litium niobatdan hazırlanır. Litium niobatın unikal xüsusiyyətləri, elektrik girişinə əsasən optik sinyali dəqiqliklə manipulyasiya etməyə imkan verir. Aşağıdaki şəkil, elektro-optik xarici modulyatorun necə işlədiyini və elektrik və optik komponentlər arasındakı interaksiya vasitəsilə optik sinyali necə dəyişdirdiyini göstərir.

Elektro-Optik Faz Modulyatoru İşləmə Prinsipi

Elektro-optik faz modulyatorunda, işıq dalğalarını manipulyasiya etmək üçün işıq paylayıcı və işıq birləşdirici böyük rol oynayır. Optik sinyal modulyatora girdikdə, işıq paylayıcı işıq qızılını iki bərabər hissəyə bölüb, hər birini ayrı bir marşrutda yönləndirir. Daha sonra, tətbiq edilən elektrik sinyal, bir marşrutda gedən işıq qızılının fazını dəyişdirir.

Hər biri öz marşrutunu keçdikdən sonra, iki işıq dalğası işıq birləşdiricidə yenidən birləşir. Bu birləşmə iki yol ilə baş verə bilər: konstruktiv və ya destruktiv. Konstruktiv birləşmə zamanı, birləşdirilən işıq dalğaları bir-birini gücləndirir, bu da modulyatorun çıxışında parlak işıq dalğasına səbəb olur, bu da pulss 1 ilə ifadə olunur. Destruktiv birləşmə zamanı, işıq qızılının iki yarısi bir-birini ləğv edir, bu da çıxışda heç bir işıq sinyalının aşkar olmamasına səbəb olur, bu da pulss 0 ilə ifadə olunur.

Elektro-Absorpsiya Modulyatoru

Elektro-absorpsiya modulyatoru, əsasən indiyum fosfidinə əsaslanaraq hazırlanır. Bu növ modulyator, məlumatları ehtiva edən elektrik sinyal, işıqun yayıldığı materialın xüsusiyyətlərini dəyişdirir. Bu xüsusiyyət dəyişikliklərinə görə, çıxışda ya pulss 1, ya da 0 yaradılır.

Qeyd edək ki, elektro-absorpsiya modulyatoru, lazer diodu ilə inteqral olaraq və standart pərəngi paketdə saxlanıla bilər. Bu inteqral dizayn, cihazın ümumi sahə tələblərini azaldır, enerji istifadəsini optimallaşdırır və voltaj tələblərini azaldır, bu da onu müxtəlif optik kommunikasiya tətbiqləri üçün daha kompakt, effektiv və praktiki həll edir.