Modulazzjoni Optyka

Definizzjoni tal-Modulazzjoni Ottika

Il-modulazzjoni ottika tiferfi r-proċess ta' modifikazzjoni tal-mogħdija tal-lanġas skond segnali elettriku ta'alta frequenza li jportaw informazzjoni. Il-mogħdijiet tal-lanġas modifikati jiġu pprodoti meta huma mtransmitut flimkien ma' meidum trasparent jew permezz ta' kabel tal-fibra ottika.

Biżżejjed preċiż, il-modulazzjoni ottika tista' tintdefinixxi bħala konverżjoni ta' segnali elettriku cariġati bl-informazzjoni f'segnali tal-lanġas korrispondenti. Din it-trasformazzjoni tgħaddi l-transmissjoni effiċjenti ta' data fuq distanzi talbjiexx fis-silġa u b'fideliżtas għoli.

Fis-sostanza, hemm żewġ approċċi distinti għal modulazzjoni tas-sigali ottiki, li jkunu kategorizzati kif huma hawn taħt:

Modulazzjoni Diretta

Kif isemha timplika, il-modulazzjoni diretta hija teknika fejn l-informazzjoni li għandha tmiss transmittuta tiġi direttament superposta fuq il-flus tal-lanġas emessa mill-orġen. Fl-approċċ dan, il-kurrent elettriku tal-orġen tal-lanġas, tipikament laser, jiġi varjat direttament skont is-segnali elettriku tal-informazzjoni. Din il-varjazzjoni direttament tal-kurrent tgħaddi varjazzjoni korrispondenti fil-potenza tal-sigalu ottiku, elimina l-bisogna ta' modulaturi ottiki separat biex jmodulaw is-sigalu ottiku.

Imma, din it-teknika ta' modulazzjoni għandha disavvantaggi signifikanti. Dawn huma primarjament relatati mal-erġgħa tal-karrier tal-emissjoni spontanea u stimolata, kif ukoll mal-erġgħa tal-foton tal-orġen tal-lanġas. Meta tikseb transmissur laser għal modulazzjoni diretta, il-laser jiġi attivat u disattivat skont is-segnali elettriku jew il-kurrent elettriku. Durante dawk il-proċess, il-larghezza tal-laser tinbidel, fenomenu magħruf bħala chirp. Din il-larghezza tal-laser tinbidel qishom limita l-applikazzjoni tal-modulazzjoni diretta, jgħadilaha mhux addattata għal rated ta' data li jisghu 2.5 Gbps.

Modulazzjoni Esterna

Fil-kontrari, il-modulazzjoni esterna tuża modulaturi ottiki dedikati biex timodifika sigali ottiki u tibdel karatteristiċi tagħhom. Dan it-teknika hija partikularment adatta għal modulazzjoni ta' sigali b'rated ta' data li jisghu 10 Gbps. Waqt li tkun sovrafficienti għal id-data ta' alta velocità, ma jinkellux neċessarju li solum l-modulazzjoni esterna għal sigali ta' alta rated ta' data; tista' tuża anke fi scenari oħra.

Is-silġa tal-aħar tillustra mekanism operattiv tal-modulatur estern, waqt li tispjega kif interagixx ma' is-sigalu ottiku biex tara l-modulazzjoni desirata.

Dettagli tal-Modulazzjoni Esterna

Fl-impostazzjoni tal-modulazzjoni esterna, ilkompunent li ġejja huwa l-orġen tal-lanġas, tipikament dioda laser. Wara d-dioda laser, ikkontribuwx ir-kitba tal-modulatur ottiku. Din il-kitba timodifika l-ondata tal-lanġas emessa mill-orġen skont is-segnali elettriku inċidenti.

Id-dioda laser tġenera sigalu ottiku b'amplitudini kostanti. Kif konsegwenza, wara l-amplitudini tal-sigalu ottiku, is-segnali elettriku influenzaw il-livell tal-potenza tal-output ottiku. Kif result, fl-output tal-modulatur, jiġi prodott sigalu ottiku variabili fil-ħin, effettivament portant l-informazzjoni enkodifikata fil-input elettriku.

Huwa importanti li nispjegu li r-kitba tal-modulatur estern tista' tkun disegnata f'żewġ modi. Tista' tkun integrata mal-orġen ottiku, bilħal soluzzjoni aktar kompakta u semplifikata. Alternativament, tista' tfunzjonax bħala agħżel separati, offrenda fleksibilità fid-disinn tas-sistema u l-integrazzjoni.

Il-modulaturi ottiki, li huma centrali fil-proċess tal-modulazzjoni esterna, jistgħu jintklassifikaw f'żewġ tipi prinċipali:

Modulatur Fazju Elettro-Ottiku

Anki magħruf bħala Modulatur Mach-Zehnder, dan it-tip ta' modulatur ottiku huwa prinċipalment konstrutt mitt-neobato tal-litju bħal material fundamentali. L-proprietajunik tal-neobato tal-litju jgħinu manipula preċiżament is-sigalu ottiku skont l-inputs elettriku. Is-silġa tal-aħar tillustra mekanism operattiv tal-modulatur estern elettro-ottiku, dettaljand kif huwa modifika is-sigalu ottiku permezz tal-interazione bejn komponenti elettriku u ottiku.

Operazzjoni tal-Modulatur Fazju Elettro-Ottiku

Fl-modulatur fazju elettro-ottiku, splittjar tal-beam u kombinator tal-beam jagħmlu ruħom importanti f'manipulazzjoni tal-ondata tal-lanġas. Meta sigalu ottiku jintroduċi fl-modulatur, issplitjar tal-beam jdividi l-ondata tal-lanġas f'diwieġa parti ugwal, direttend kull wieħed skont percorso distinkt. Subiti, is-segnali elettriku applikati jagħmlu modifiki fil-fazju tal-ondata tal-lanġas li qed tpassa permezz ta' waħda minnhom.

Meta jiġu traversati r-roti tagħhom, it-tnejn ondate tal-lanġas jiġu recombinate fl-kombinator tal-beam, fejn jiġu recombinate. Din il-rekombinazzjoni tista' ssir f'żewġ modi: konstruttivament jew destruttivament. Meta rekombinazzjoni konstruttiva ssir, l-ondate tal-lanġas imwaqqfa jiġu rafforzati, jresulta f'luġħa tal-lanġas ħafifa fl-output tal-modulatur, kif tirappreżenta mill-puls 1. Fil-kontrari, waqt il-rekombinazzjoni destruttiva, it-tnejn nisf tal-ondata tal-lanġas jiġu annullati, li jgħadilha ma jiġix detettat segnali tal-lanġas fl-output, kif indikat mill-puls 0.

Modulatur tal-Assorbiment Elettro

Il-modulatur tal-assorbiment elettro huwa prinċipalment fabrikat mit-fosforo tal-indium. Fl-modulatur dan, is-segnali elettriku cariġati bl-informazzjoni jagħmlu modifiki fil-proprietajunik tal-material permezz minnu l-lanġas tpassa. Skont dawn il-modifiki, jiġi ġenerat mill-puls 1 jew 0 fl-output.

Notabilment, il-modulatur tal-assorbiment elettro tista' tkun integrata mad-dioda laser u inkapsulata f'pakkett tal-farfana standard. Id-disinn integrat dan joffri avantagi signifikanti. Bil-kombinazzjoni tal-modulatur u d-dioda laser f'unita waħda, huwa jriddu l-spazju totali tal-agħżel. Aġgiornament, huwa joptymizza l-konsum tal-enerġija u jabbassa l-esigenzi tal-volttagġ kemm minn użu ta' sors tal-laser u kitba tal-modulatur separat, jgħadilha soluzzjoni aktar kompakta, effiċjenti, u prattika għal diversi applikazzjonijiet tal-kommunikazzjoni ottika.