Elektroptik modulyatorlar - Keng polosali telekommunikatsiya tarmoqlariga texnik xizmat ko‘rsatish va loyihalash

3.3.2 Elektroptik modulyatorlar
Elektrooptik modulyatorning tuzilish sxemasi 3.10 – rasmda
keltirilgan ko‘rinishga ega. Bu sxemani Pokkels yacheykasi deb
nomlangan kristalni qutblanish tekisligi 90
0
ga farq qiladigan chiziqli
qutblagich va tahlillagich (analizator)lar orasiga joylashtirish orqali
shakllan- tiriladi. Modulyatorning ish pritsipi quyidagicha: Pokkels
yacheykasiga kuchlanish qo‘yilmagan holda u orqali o‘tgan nurning
qutblanish tekisligi qo‘shimcha tarzda burilmaydi va kirishdagi chiziqli
qutblagich yordamida tekislik bo‘yicha qutblangan yorug‘lik nuri
tahlillagich, demak, modulyator chiqishiga o‘tmaydi.
Agar Pokkels yacheykasiga qo‘yilgan kuchlanish uning eng katta
qiymatigacha oshirilsa, yacheyka qutblanish tekisligini o‘ngga buradi.
Natijada yacheyka chiqishida qutblagich va tahlillagichdagi yorug‘lik
nurining qutblanish tekisliklari orasidagi burchak amalda nolgacha
kamayib, kirish nurining modulyator chiqishidan to‘liq o‘tishi
ta'minlanadi.
57
3.10-rasm. Chiziqli elektrooptik hodisa asosida ishlaydigan
elektrooptik modulyatorning tuzilishi.
3.10-rasmdan ko‘rinadiki, modulyator ko‘ndalang turdagi (z┴ye)
elektrooptik effekti – Pokkels effekti asosida ishlaydi. Boshqarish
kuchlanishi U
boshq.
, ya'ni elektr maydon kuchlanganligi ye ni o‘zgartirib,
chiqish optik signali fazasini kirish signali fazasiga nisbatan siljitishga
erishish mumkin. Modulyatorning chiqishiga joylashtirilgan tahlillagich
(analizator)
faza
o‘zgarishlarini
nurlanish
intensivligining
o‘zgarishlariga aylantirib beradi.
Modulyator chiqishidagi nurlanish intensivligi, kristaldagi yutilish
jarayonini hisobga olmaganda, quyidagi munosabat bilan aniqlanadi:
I
chiq.
=
I
kir.
sin
2
(π/2)(U
boshq.
/U
λ/2
),
( 3.24)
bu Yerda I
chiq.
va I
kir.
– mos ravishda modulyatorning chiqish va
kirishidagi nurlanish intensivligi, U
boshq
– boshqarish kuchlanishi, U
λ/2
–
yarim to‘lqinli boshqarish kuchlanishi.
Yarim to‘lqinli boshqarish kuchlanishi modulyatorning eng muhim
parametrlaridan biri hisoblanadi. U boshqarish kuchlanishining shunday
qiymatiki, unda modulyator o‘tkazish koeffitsientining o‘zgarishi uning
eng kichiq qiymatidan eng katta qiymatigacha (yoki aksincha) oraliqda
o‘zgaradi. Bunda chiqish va kirish nurlanishi bir-biriga nisbatan yarim
to‘lqin uzunligi qadar siljiydi, ya'ni ular orasida ∆φ = π ga teng faza
58
siljishi hosil bo‘ladi. Ko‘rib chiqilayotgan turdagi modulyator uchun
yarim to‘lqinli kuchlanish
U
λ/2
=
(λ/2
n
0
3
r
p
)
(d/L)
(3.25 )
munosabat bilan aniqlanadi. Bu Yerda n
0
– elektrooptik
materialning E = 0 dagi sindirish ko‘rsatgichi, d va L– mos ravishda
elektrooptik plastinaning kengligi va uzunligi, r
p
– Pokkels elektrooptik
doimiysi.
U
λ/2
parametrining qiymati turli elektrooptik modulyatorlar uchun
bir necha yuz voltdan bir necha kilovoltgacha oraliqda yotadi.
Boshqarish kuchlanishining bunday katta qiymatlari elektrooptik
modulyatorlarning muhim kamchiligi hisoblanadi.
Modulyatorning sifati ba'zi hollarda asllik deb nomlangan kattalik
bilan ham tavsiflanadi. Bu parametr
modulyator chegaraviy
chastotasining boshqarish quvvatiga nisbati bilan aniqlanadi:
D
m
= f
cheg
/ P
boshq.
(
3.26 )
Elektrooptik modulyatorlar uchun asllikning qiymati 10 MGs/mVt
ga yaqin. Tezkorlik darajasi optik modulyatorlarning eng muhim
parametr-laridan biri hisoblanadi.
Elektrooptik modulyatorlar yordamida modulyasiyalovchi signal
chastotasining 10 GGs va undan yuqori, modulyasiya chuqurligining
esa, 99,9 % gacha qiymatlariga erishish mumkin. Bu turdagi
modulyatorlardan
asosan
diskret
optika
elementlari
sifatida
foydalaniladi. Integral optikada ko‘pincha boshqariluvchi yo‘nalgan
tarmoqlagichlar
va
Max-Sender
interferometri
sxemasidan
foydalanishga asoslangan elektrooptik modulyatorlar qo‘llaniladi.
Bunday modulyator Max-Sender interferometri sxemasiga muvofiq
ikkita bir xil yelkalardan tarkib topadi (3.11-rasm).
59
3.11-rasm. Max-Sender interferometri turidagi elektrooptik
modulyatorning tuzilish sxemasi.
Ular bo‘yicha tarqalayotgan modalar ta'sirlashuvchi modalar
fazosidagi elektrodlarga qo‘yilgan kuchlanish U ning kattaligi va to‘lqin
uzatgichning uzunligi L ga qarab, quyidagi faza farqiga ega bo‘ladilar:
∆ φ = K
m
∆
n
m
L,
(3.27 )
bu Yerda ∆n
m
= n
m
3
r E/2 - modda effektiv sindirish ko‘rsatgichi
o‘zgarishining amplitudasi n
m
ga proporsional kattalik, r – ishchi optik
muhitning elektrooptik koeffitsienti, K
m
– moddaning to‘lqin vektori.
Max-Sender interferometri chiqishida ungacha yetib kelgan
modalarning interferensiyasi tufayli kirish yorug‘lik oqimining
modulyasiyasi ro‘y beradi. Quyidagi 3.12-rasmda MX-LN-10 seriyadagi
Maxa-Sendr elektrooptik amplituda bo’yicha modulyator tasvirlangan.
3.12-rasm. MX-LN-10 seriyadagi Maxa-Sendr elektrooptik
amplituda bo’yicha modulyator
MX-LN-10 seriyadagi neobit litiy asosidagi Maxa-Sendr
elektrooptik amplituda bo’yicha modulyatori uzatish tezligi 12,5 Gbit/s
60
gacha bo’lgan optik aloqa tizimlarida qo’llaniladi. Mazkur
modulyatorning texnik parametrlari quyidagi 3.2-jadvalda keltirilgan.
3.2-jadval
|