Оптикалық модуляция

Оптикалық модуляцияның анықтамасы

Оптикалық модуляция - бұл ақырсыз электр сигналына қатысты жарық толқынын өзгерту процесі. Өзгертілген жарық толқындар содан кейін ажыратылған орта немесе оптикалық жиынтық кабель арқылы өткізіледі.

Дәлірек айтқанда, оптикалық модуляция - бұл ақпаратты қамтитын электр сигналды сәйкес жарық сигналына айналдыру. Бұл өзгерту, дербес қарапайымдықпен жарияланатын маңызды ақпаратты ерекше ұзын қашықтықтар арқылы өткізу мүмкіндігін береді.

Негізгі, оптикалық сигналдарды модуляциялау үшін екі айырмашылық пішімі бар, олар төмендегідей реттеледі:

Жоспарлы Модуляция

Аталуынан да түсінетіндей, жоспарлы модуляция - бұл ақпаратты жарық толқынына тіпті түсіру ықтималдығы. Бұл ықтималдылықта, жарық шығыс құрылғысы, адатта лазер, электр ақпаратты сигналға қатысты тіпті өзгерту. Бұл тіпті өзгерту, оптикалық энергия сигналында сәйкес өзгерістерге әкеледі, басқа оптикалық модуляторлар қажет болмайды.

Бірақ, бұл модуляция ықтималдылығының маңызды айырмашылықтары бар. Олар негізінен спонтанды және стимулдау өмір уақытына, сондай-ақ жарық шығыс құрылғысының фотон өмір уақытына байланысты. Лазер жоспарлы модуляция үшін қолданылатында, лазер электр сигналына немесе қозғалтқыш ағынына қатысты и Neytelenir. Бұл процессінде, лазер сызығының кеңістігі кеңейеді, бұл "чирп" деп аталады. Лазер сызығының кеңейуі, жоспарлы модуляцияның қолданылуын шектейді, ол 2,5 Гбит/с-тен асатын ақпараттық қорытуына қолайсыз болады.

Таңбалы Модуляция

Соқымды, таңбалы модуляция өзгертілген оптикалық сигналдарды және олардың қасиеттерін өзгерту үшін арнайы оптикалық модуляторларды қолданады. Бұл ықтималдылық, 10 Гбит/с-тен асатын ақпараттық қорытуына өте қолайлы. Жылдам ақпараттық қорытуын іске асыруда өте жақсы, бірақ жоғары ақпараттық қорытуы үшін гана таңбалы модуляция қолданылуы қажет емес, басқа де жағдайларда қолданылады.

Төмендегі сурет, таңбалы модулятордың қалыптасуын, оның оптикалық сигналмен қалыптасуын және қажетті модуляцияны қалыптасуын көрсетеді.

Таңбалы Модуляция Деталдары

Таңбалы модуляция құрылғысында, бірінші компонент - жарық шығыс құрылғысы, адатта лазер диоды. Лазер диодынан кейін, оптикалық модулятордың схемасы қатысады. Бұл схема, келген электр сигналына қатысты жарық толқынын өзгерту үшін қолданылады.

Лазер диоды, тұрақты амплитудаға ие болатын оптикалық сигналды жасайды. Сондықтан, оптикалық сигналдың амплитудасын өзгерту үшін, электр сигналы оптикалық шығыс энергиясына әсер етеді. Нәтижесінде, модулятордың шығысында, электр сигналына кодталған ақпаратты қамтитын уақытша өзгеріп тұратын оптикалық сигнал пайда болады.

Таңбалы модулятордың схемасы екі түрде құрастырылуы мүмкін. Ол оптикалық шығыс құрылғысымен интегралдануы мүмкін, бұл қысқартылған және өзіндік шешімді қамтамасыз етеді. Соқымды, ол өзінің құрылғысында қолданылатын, системаның құрылымы мен интеграциясында өзгерту үшін қолданылады.

Оптикалық модуляторлар, таңбалы модуляция процессінің негізгі элементтері, бірнеше негізгі түрлерге бөлінеді:

Электро-Оптикалық Фазалық Модулятор

Мұндай түрдегі оптикалық модулятор, адатта Мах-Зехендер модулятор деп аталады. Бұл типтегі оптикалық модулятор негізінен литий ниобат материалынан жасалған. Литий ниобаттың қасиеттері, электр сигналдарына қатысты оптикалық сигналды дәл өзгерту үшін қолданылады. Төмендегі сурет, электро-оптикалық таңбалы модулятордың қалыптасуын, электр және оптикалық компоненттер арасындағы әрекет арқылы оптикалық сигналды өзгерту тәсілдерін көрсетеді.

Электро-Оптикалық Фазалық Модулятордың Қалыптасуы

Электро-оптикалық фазалық модуляторда, жарық толқынын өзгерту үшін бөліктеп отыру және біріктіру құрылғылары маңызды рөл атқарады. Оптикалық сигнал модуляторға кіргенде, бөліктеп отыру құрылғысы жарық толқынын екі тең бөлікке бөледі, әрбір бөлігі өзінің жолы бойында қарай отырады. Содан кейін, қолданылған электр сигналы бір жол бойында жүретін жарық толқынының фазасын өзгерту үшін қолданылады.

Жолдарынан өткен соң, екі жарық толқыны біріктіру құрылғысына жетеді, мұнда олар біріктеді. Біріктіру екі түрде болуы мүмкін: конструктивті немесе деструктивті. Конструктивті біріктіру үшін, біріктірілген жарық толқындар бір-бірін күшейді, модулятордың шығысында ярқы жарық толқыны пайда болады, бұл 1 пульс ретінде көрсетіледі. Деструктивті біріктіру үшін, екі жарық толқыны бір-бірін басуы мүмкін, модулятордың шығысында қандай да бір жарық сигналы кездеспейді, бұл 0 пульс ретінде көрсетіледі.

Электро-Абсорбциялық Модулятор

Электро-абсорбциялық модулятор, адатта индий фосфидден жасалған. Бұл түрдегі модуляторда, ақпаратты қамтитын электр сигналы, жарық өту үшін қолданылатын материалдың қасиеттерін өзгерту үшін қолданылады. Материалдың қасиеттеріне байланысты, модулятордың шығысында 1 немесе 0 пульс пайда болады.

Маңызды, электро-абсорбциялық модулятор лазер диодымен бірге интегралданып, стандартты көкпен қорапта қамтамасыз етілетін. Бұл интегралданның құрылғысы, құрылғының жалпы ауданын азайту, энергия және вольттық талаптарын оптимизациялау, өзінің қысқартылған, өнімді және практикалық шешімін қамтамасыз етеді.