I gyflawniffibr optigcyfathrebu, y broblem gyntaf i'w datrys yw sut i lwytho'r signal trydanol ar y trawst golau a allyrrir gan y ffynhonnell golau, sy'n gofyn am fodiwleiddio optegol. Yn seiliedig ar y berthynas rhwng y modiwleiddio a'r ffynhonnell golau, gellir rhannu modiwleiddio optegol yn ddau brif gategori: modiwleiddio uniongyrchol (modiwleiddio mewnol) a modiwleiddio anuniongyrchol (modiwleiddio allanol).
Modiwleiddio uniongyrchol y ffynhonnell golau
Mae modiwleiddio uniongyrchol yn golygu chwistrellu signal trydanol yn uniongyrchol i'r ffynhonnell golau, trosi'r wybodaeth i'w throsglwyddo i signal pŵer a'i chwistrellu i mewn i ddeuod laser (LD) neu ddeuod allyrru golau (LED) i gael y signal optegol cyfatebol. Mae hyn yn achosi i ddwysedd y signal cludwr optegol allbwn amrywio gyda'r signal modiwleiddio, ac fe'i gelwir hefyd yn fodiwleiddio mewnol. Mae'r dull hwn mewn gwirionedd yn modiwleiddio dwyster luminous y ffynhonnell golau, felly mae'n fath o fodiwleiddio dwysedd optegol (IM). Mae'r diagram yn dangos egwyddor modiwleiddio digidol dwysedd golau uniongyrchol.. Er bod modiwleiddio uniongyrchol yn dioddef o jitter tonfedd (amlder), mae ganddo fanteision megis symlrwydd, colled isel, a chost isel, gan ei wneud yn ddull modiwleiddio a ddefnyddir yn eang mewn systemau cyfathrebu ffibr optig.
Modiwleiddio anuniongyrchol y ffynhonnell golau
Mantais modiwleiddio mewnol y ffynhonnell golau yw bod y gylched yn syml ac yn hawdd i'w gweithredu. Fodd bynnag, bydd defnyddio'r dull modiwleiddio hwn ar gyfraddau data uchel yn diraddio perfformiad y ffynhonnell golau, megis ehangu'r llinellau sbectrol deinamig, cynyddu gwasgariad wrth drosglwyddo, ac felly ehangu tonffurf pwls a drosglwyddir yn y ffibr optegol, sydd yn y pen draw yn cyfyngu ar allu trosglwyddo'r ffibr optegol. Felly, mewn-dwysedd cyflymder uchel-wedi'i fodiwleiddio'n uniongyrchol{{-systemau canfod ffibr optig neu systemau cyfathrebu ffibr optig heterodyne, gellir defnyddio modiwleiddio anuniongyrchol y ffynhonnell golau.
Nid yw modiwleiddio anuniongyrchol yn modiwleiddio'r ffynhonnell golau yn uniongyrchol, ond yn hytrach mae'n defnyddio priodweddau optig electro-optig, magneto-optig ac acwsto{- grisial i fodiwleiddio'r cludwr optegol a allyrrir gan y deuod laser (LD). Mae hyn yn golygu bod y foltedd modiwleiddio yn cael ei gymhwyso ar ôl i'r golau gael ei allyrru, gan achosi i'r cludwr optegol gael ei fodiwleiddio gan y modulator. Gelwir y dull modiwleiddio hwn hefyd yn fodiwleiddio allanol. Dangosir strwythur laser wedi'i fodiwleiddio'n anuniongyrchol yn y ffigur.
Mae'r dulliau modiwleiddio allanol sydd ar gael ar hyn o bryd yn cynnwys modiwleiddio electro-optig, acwsto-modyliad optig, a-modyliad optig magneto.
- (1) Modyliad electro-optig: Egwyddor weithredol sylfaenol modiwleiddio electro-optig yw effaith electro-optig llinellol crisialau. Mae'r effaith electrooptig yn cyfeirio at y ffenomen sy'n achosi newid ym mynegai plygiannol grisial. Gelwir crisialau sy'n gallu cynhyrchu'r effaith electro-optig yn grisialau optig electro. Gall modulatyddion electro-optig fod yn fodylyddion electrodwysedd optig, yn fodylyddion amledd optig, neu'n fodylyddion cyfnod optig electro (hy, modiwleiddio cyfnod optig electro).
- (2) Acousto-Modwleiddiad optig: Mae modulatyddion optig Acousto yn cael eu gwneud gan ddefnyddio effaith acousto-optig cyfrwng. Mae eu hegwyddor gweithio fel a ganlyn: pan fydd y signal trydanol modiwlaidd yn newid, mae'r grisial piezoelectrig yn cynhyrchu dirgryniadau mecanyddol oherwydd yr effaith piezoelectrig, gan ffurfio ton ultrasonic. Mae'r don sain hon yn achosi newid yn nwysedd y cyfrwng, sydd yn ei dro yn newid y mynegai plygiannol, gan ffurfio gratio newidiol. Oherwydd y newid yn y gratio, mae dwyster y golau yn newid yn unol â hynny, gan arwain at fodiwleiddio'r don golau.
- (3) Magneto-Modiwleiddio optig: Magneto-Mae modiwleiddio optig yn fath o fodiwleiddio optegol allanol a geir gan ddefnyddio effaith Faraday. Mae'r signal golau digwyddiad yn mynd trwy bolarydd, gan wneud y golau digwyddiad wedi'i bolareiddio. Pan fydd y golau polariaidd hwn yn mynd trwy wialen magnetig YIG (garnet haearn yytriwm), mae ei gyfeiriad polareiddio yn newid gyda'r signal modylu a roddir ar glwyf y coil o'i gwmpas. Pan fo'r cyfeiriad polareiddio yr un fath â chyfeiriad y dadansoddwr dilynol, mae dwyster y golau allbwn yn eithaf mawr; pan fo'r cyfeiriad polareiddio yn berpendicwlar i gyfeiriad y dadansoddwr, mae'r dwysedd golau allbwn yn fach iawn. Mae hyn yn achosi i ddwysedd golau allbwn newid gyda'r signal modylu, gan gyflawni modiwleiddio allanol y golau.
Mae systemau modiwleiddio allanol yn gymharol gymhleth, mae ganddynt gymhareb difodiant uchel (mwy na 13), mae colled mewnosod uchel (fel arfer 5-6 dB), foltedd gyrru uchel (5V), yn anodd eu hintegreiddio â ffynonellau golau, maent yn sensitif i bolareiddio, ac mae ganddynt golledion uchel a chostau uchel; fodd bynnag, mae ganddynt linell sbectrol gul a gellir eu defnyddio mewn systemau trawsyrru cyflymder uchel, gallu uchel ar neu'n uwch na 2.5 Gbit yr eiliad, gyda phellteroedd trawsyrru yn fwy na 300 km.
Nodweddion modiwleiddio
(1) Ffenomena Osgiliad Opteg ac Oedi Electro-: O dan fodyliad pwls cyflymder uchel, mae tonffurf ymateb dros dro allbwn allbwn optegol curiad laser yn cael ei ddangos yn y ffigwr. Mae amser oedi cychwynnol rhwng y curiad optegol allbwn a'r pwls cerrynt wedi'i chwistrellu, a elwir yn amser oedi optig electro (td), sydd yn gyffredinol ar drefn nanoseconds. Ar ôl i'r pwls presennol gael ei chwistrellu i'r laser, bydd y pwls optegol allbwn yn arddangos osgiliadau gydag osgled sy'n lleihau'n raddol, a elwir yn osgiliadau ymlacio. Canlyniad osgiliadau ymlacio ac oedi optig electro yw cyfyngu ar y gyfradd fodiwleiddio.
(2) Effaith Patrwm Cod: Er mwyn cynhyrchu effaith patrwm cod, fel y dangosir yn y ffigur, pan fydd yr amser oedi optegol electro o'r un maint â hyd symbol T/2 y modiwleiddio digidol, bydd yn achosi lled pwls y darn "1" cyntaf ar ôl dilyniant o ddarnau "0" i gulhau a'i osgled i leihau. Mewn achosion difrifol, efallai y bydd un darn "1" yn cael ei golli. Gelwir y ffenomen hon yn effaith patrwm cod, fel y dangosir yn Ffigurau a a b. Mewn dau ddarn "1" yn olynol, cyn dyfodiad y pwls cyntaf, mae dilyniant hir o ddarnau "0". Oherwydd yr amser oedi electro-optig hir a dylanwad yr amser codi pwls optegol, mae'r pwls yn mynd yn llai. Pan fydd yr ail pwls yn cyrraedd, oherwydd nad yw ailgyfuniad electron y pwls cyntaf wedi diflannu'n llwyr, mae'r dwysedd electronau yn y rhanbarth gweithredol yn uwch, felly mae'r amser oedi electronoptig yn fyrrach, ac mae'r pwls yn fwy. Gellir dileu'r effaith patrwm cod trwy ddefnyddio dull iawndal "gormodiwleiddio" priodol, fel y dangosir yn Ffigur c.
Ffenomen hunan-guriad
Mewn rhai laserau, o dan fodiwleiddio curiad neu hyd yn oed gyrru DC, pan fydd cerrynt y pigiad yn cyrraedd ystod benodol, mae'r allbwn golau pwls yn arddangos osgiliadau amledd cyson, osgled uchel {{1}. Gelwir y ffenomen hon yn hunan-pulsation, fel y dangosir yn y ffigur. Gall yr amledd curiad hunan- gyrraedd 2 GHz, sy'n effeithio'n ddifrifol ar nodweddion modiwleiddio cyflymder uchel y deuod laser (LD).