Optik modulyatsiya

Nurli modulyatsiya tushunchasining ta'riflanishi

Nurli modulyatsiya ma'lumotni olib boruvchi yuqori chastotali elektrik signaliga qarab nurlarni o'zgartirish jarayonini bildiradi. O'zgartirilgan nurlar keyin ochiq orta yoki optik kabel orqali uzatiladi.

Aniqroq, nurli modulyatsiya ma'lumotni olib boruvchi elektrik signallarni mos keluvchi nurlarga aylantirish jarayonidir. Bu aylanish ma'lumotning uzoq masofalarda yuqori aniqlikda uzatilishini ta'minlaydi.

Asosan, nurli signallarni modulyatsiya qilish uchun ikki turli yondashma mavjud, ular quyidagicha bo'linadi:

To'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya

Nomdan kelib chiqqanidek, to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya bu usulda uzatish uchun mo'ljallangan ma'lumotlar manbadan chiqqan nurlarni o'z ichiga oladi. Bu usulda, adolatdoz (lazer) kabi nur manbasi harakatlanadigan arusini elektrik ma'lumot signaliga qarab to'g'ridan-to'g'ri o'zgartirish orqali amalga oshiriladi. Arusning bu to'g'ridan-to'g'ri o'zgarishi optik quvvat signali o'zgarishiga olib kelyadi va alohida optik modulyatorlar talab etilmaydi.

Boshqa qilib aytganda, bu modulyatsiya usuli odatda samarali emish va stimulyatsiya emishning zindanligi, shuningdek, nur manbasi foton zindanligi bilan bog'liq muhim kamchiliklarga ega. Lazerni to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiya qilishda, lazerni elektrik signal yoki haydavchi arusga qarab yoqish-o'chirish jarayonida lazerning spektri kengayadi, bu javobiylik "chirp" deb ataladi. Lazerning spektri kengayishi to'g'ridan-to'g'ri modulyatsiyani cheklab, bu usul 2.5 Gbps dan yuqori tezliklardagi ma'lumotlarni uzatish uchun mos emas.

Tashqi modulyatsiya

Oxirgi qismda, tashqi modulyatsiya maxsus optik modulyatorlardan foydalanib, nur signallari xossalari va xususiyatlari o'zgartiriladi. Bu usul 10 Gbps dan yuqori tezliklardagi ma'lumotlarni modulyatsiya qilish uchun juda mos. Tezlikli ma'lumotlarni boshqarishda ko'nikmalariga rag'bat beriladi, ammo tashqi modulyatsiyani faqat tezlikli ma'lumotlarni uzatish uchun emas, boshqa holatlarda ham ishlatish mumkin.

Quyidagi rasm tashqi modulyatorning ishlash prinsipini, uning optik signallar bilan bog'liqligini va kerakli modulyatsiyani qanday olishini tasvirlaydi.

Tashqi modulyatsiya tafsilotlari

Tashqi modulyatsiya tizimida birinchi komponent - adolatdoz (lazerning diod versiyasi). Adolatdozdan keyin, optik modulyator devori ishga tushadi. Bu devor kelgan elektrik signaliga qarab manbadan chiqqan nurni o'zgartiradi.

Adolatdoz doimiy amplitudaga ega optik signal yaratadi. Natijada, optik signallarning amplitudasi o'zgartirilmaydi, balki elektrik signal optik chiqishning quvvat darajasini ta'sir qiladi. Shunday qilib, modulyator chiqishida vaqt oralig'ida o'zgaruvchi optik signal paydo bo'ladi, bu esa elektrik kirishda kodlangan ma'lumotni olib boradi.

Eslatma, tashqi modulyator devori ikkita usulda dizayn qilinishi mumkin. U optik manba bilan integratsiya qilish mumkin, bu juda qisqa va soddalashtirilgan yechimni beradi. Yoki, u alohida, mustaqil qurilma sifatida ishlay oladi, bu sistemalarni dizayn qilish va integratsiya qilishda fleksibilitasni ta'minlaydi.

Tashqi modulyatsiya jarayonining markazi hisoblanadigan optik modulyatorlar umuman ikkita asosiy guruhga bo'linadi:

Elektro-optik fazaviy modulyator

Bu turdagi optik modulyator Mach-Zehnder modulyatori deb ham ataladi. U asosan litium niobat materialidan tuzilgan. Litium niobatning xususiyatlari elektrik kirishlarga qarab optik signallarni aniq o'zgartirish imkoniyatini beradi. Quyidagi rasm elektro-optik tashqi modulyatorning ishlash prinsipini, elektrik va optik komponentlar orasidagi muloqot orqali optik signallarni qanday o'zgartirishini tasvirlaydi.

Elektro-optik fazaviy modulyatorning ishlash prinsipi

Elektro-optik fazaviy modulyatorning ishlashida nurlarni ajratish va birlashtirish qurilmalari muhim rol o'ynaydi. Optik signal modulyatorga kirganda, nurlarni ajratish qurilmasi nurlarni teng ikki qismga ajratadi va har bir qism alohida yo'l boyicha harakat qiladi. Keyin, berilgan elektrik signal bitta yo'l boyicha harakat qilayotgan nurlarning fazasini o'zgartiradi.

Ikki nurlar o'z yo'llarini bosib o'tgandan so'ng, nurlarni birlashtirish qurilmasiga yetib o'rnashadi, bu yerda ular qayta birlanadi. Birlanish ikkita usulda amalga oshirilishi mumkin: musbat ravishda yoki salbiy ravishda. Musbat birlanishda, birlanayotgan nurlar bir-birini kuchaytiradi va modulyatorning chiqishida yorqin nurlar paydo bo'ladi, bu pulsdan 1 ni anglatadi. Salbiy birlanishda esa, ikki nura bir-birini bekor qiladi va modulyatorning chiqishida hech qanday nurlar aniqlanmaydi, bu pulsdan 0 ni anglatadi.

Elektro-absorbtsiya modulyator

Elektro-absorbtsiya modulyator asosan indiyum fosforidan tuzilgan. Bu turdagi modulyatorlarda, elektrik signal ma'lumotni olib boradi va nurlar o'tishiga imkon beradigan materialning xususiyatlarini o'zgartiradi. Bu xususiyatlar o'zgarishi natijasida, chiqishda pulsdan 1 yoki 0 paydo bo'ladi.

Elektro-absorbtsiya modulyator adolatdoz bilan integratsiya qilish va standart butterfly paketka joylashtirish mumkin. Bu integratsiya yechimi juda muhim afzalliklarga ega. Modulyator va adolatdozni bitta birlikka aylantirish qurilmaning jami hajmini kamaytiradi, energiya sarflarini optimallashtiradi va volt talablarini pasaytiradi, bu esa juda qisqa, samarali va aniq ishlov beradigan yechimni beradi.