Conhecimento profissional

Diodo a laser modulado diretamente

2025-03-10

O diodo laser modulado direto (DML) pode ser usado para modular a energia óptica.  No DML, a potência de saída do laser é ajustada alterando a corrente da bomba no meio de ganho do laser. A corrente da bomba é controlada por um sinal de acionamento elétrico. Esse tipo de sistema de detecção direta (DD) normalmente usa o Keying on-off (OOK). Em outras palavras, a corrente da bomba do DML é alterada através de sinais binários.


Após a transmissão e a fotodetecção da fibra óptica, o receptor executa a recuperação do relógio e define limiares apropriados para determinar se o símbolo de recebimento é lógica 0 ou 1.

Em geral, a filtragem digital adaptativa não é usada; Se houver interferência entre símbolos, ele não será mitigado antes da decisão do símbolo.

Além disso, para transmissão de curta distância, a codificação de correção de erro direto (FEC) normalmente não é usada.

A vantagem do DML está em seu processo de modulação sendo implementado dentro da fonte do laser, eliminando a necessidade de acoplamento óptico entre o laser e o modulador.

Este método pode minimizar os custos de fabricação e embalagem.

Os sistemas DD baseados em DML são adequados para sistemas de 10 GB/s.

As demonstrações de pesquisa e laboratório mostram que a DML pode atingir larguras de banda excedendo 50 GHz e podem modular dados em velocidades acima de 100 GB/s.

No entanto, a aplicação de sistemas DD baseados em DML é limitada principalmente pela taxa de extinção limitada de DML e questões como chilrear a laser, que altera diretamente a frequência do laser.

Para sistemas DD, um modulador externo popular é o modulador eletricamente absorvido (EAM).

Os EAMs são normalmente fabricados na forma de guias de ondas semicondutores e equipados com eletrodos para aplicar um campo elétrico perpendicular à direção da propagação do feixe de luz.

O campo elétrico aplicado altera o espectro de absorção óptica do semicondutor (alterando assim a potência de saída do modulador), uma propriedade conhecida como efeito Franz-Keldysh.

O EAMS pode operar com tensões baixas de acionamento (aproximadamente 2 V) e fornecer largura de banda excedendo 100 GHz.

Eles podem ser integrados a lasers de feedback distribuído no mesmo chip, e essa combinação de laser e EAM é chamada de laser modulador eletricamente absorvido (EML).

Embora o EMLS tenha melhores índices de extinção que o DMLS, eles ainda produzem chilrear de modulação.

Para evitar isso, os moduladores Mach-Zehnder (MZMS) podem ser usados.

Os MZMs são outro tipo de modulador externo que atinge a modulação de intensidade, combinando moduladores de duas fases em uma configuração de interferômetro Mach-Zehnder.

Usando configurações de unidade diferencial ou push-pull, os MZMs podem obter modulação livre de chirp.

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