半导体光调制器：SOM（基于 SOA 的调制）优缺点
发布时间：2023-04-24 00:00:00.000Z
半导体光调制器：SOM（基于 SOA 的调制）
半导体光放大器 (SOA)是CW EDFA（掺铒光纤放大器）的成熟替代品，用于放大脉冲信号。 相比于传统的SOA放大器，半导体光调制器 (SOM) 以不同的方式利用了SOA 技术（图 1 ）。 半导体光调制利用 SOA 作为光纤调制器，具有潜在负插入损耗（即增益）。 在这种情况下，一个 CW 半导体激光管信号被应用到 SOA，它是驱动SOA的电流水平，在GHz速度下被打开/关闭。 这种调制信号也可以被定制和调制形状，用来适应许多新兴应用。
图 1：当使用特定电子设备驱动 SOA 时，其表现类似于没有插入损耗的光纤调制器（SOM：半导体光调制器）
相比于其他解决方案，使用 SOA 有许多优点：
- SOM 的动态范围通常高于 EOM 或 AOM。 例如，EOM 通常限于<30 dB，并且经常低于30 dB，因为它很容易发生偏振。
- SOM 没有偏振旋转的倾向，而 EOM 和 AOM 通常都容易受到偏振的影响。
- SOM 的光谱在整个脉冲中保持不变，而当直接对半导体激光管进行脉冲时，用户必须考虑频率/相位光谱和强度分布耦合可能产生的不良光谱效应。
然而，需要注意三个重要特征：
- 对于保偏SOA，高消光比取决于偏振，并且通常需要在输出端添加偏振器（通常是其偏振特性的隔离器）以达到非常高的消光比水平。
- SOA 技术可能因供应商而异。 一个关键参数是输出部分的反射水平，它在某些情况下可以激发一些激光操作。 在输入半导体激光管和 SOA 之间通常需要一个隔离器。
- 根据配置和半导体激光管输入功率，可能需要利用到SOA放大输入信号的能力。 但值得注意的是这也会产生一个小的 ASE 信号。 ASE 过滤器可能与某些集成配置相关。
使用 SOM 时，消光比可能高达 70 dB。 最大输入功率通常不会比典型的 50 mW (17 dBm) 的饱和输出高很多。
当需要非常高的消光比时，最好的选择是使用保偏SOA（带有相关的优化驱动器）并使用 SOA 的放大特性。 这样，应用的低功率和 SOA 的吸收使光在没有应用电流时可达到 pW 水平，而在应用额定电流时可以达到 100 mW，即>“开”和“关”状态之间消光 80 dB。 通过在SOA之后添加一个隔离器，阻挡快轴残余光，消光率可以得到改善。
AeroDIODE提供三种型号的开放式脉冲 SOA 驱动器和控制模块，它们与大多数市售SOA 的引脚配置和封装尺寸兼容。
图 2：AeroDIODE SOA 驱动器能够将光脉冲脉宽调制到低至1 ns，具有超过 50 dB的非常高的消光比。
AeroDIODE还提供 3 种完整的 SOM光纤调制器交钥匙解决方案。 这些 SOM 提供从 775 nm 到 1625 nm 的SOA选择。 电流和温度控制电路以及安全限制已预先设定和优化，以确保脉冲模式下的最高性能水平。
图 3：带多种有趣功能和USB控制的交钥匙SOM。 方形版本：脉冲宽度可以在内部调整或通过 LVTTL 信号在外部触发。 峰值功率可在内部进行调整，分辨率高达 60 dB，或在外部以纯模拟 0-5 V 信号进行调整。
图 4：带多种有趣功能和 USB 控制的交钥匙 SOM：带内部 AWG 的用户自定义脉冲形状版本。 输出脉冲的形状可配置为 0.5 ps 至 8 µs，带宽为 2 GHz，动态范围为 48 dB。
图 5：使用 AeroDIODE SOM-std 在 1064 nm 处通过输入 CW DFB 信号获得约1 纳秒脉冲
值得注意的是SOA 也可以用作脉冲选择器。 但人们应该知道这种解决方案的局限性，它与输入脉冲的能量/峰值功率水平有关。
图 6：SOA 能否用作脉冲选择器，例如 ps 脉冲？ 上图显示了230ps脉冲在1064nm波长下通过AeroDIODE SOM的消光率。 对于低能量的脉冲，它的效果很好，但考虑到更高能量的脉冲时，消光率会恶化。 在这种情况下AOM为更优的选择。 (注意：这里的消光性能相对较低，这与我们考虑的是高峰值功率的PS脉冲有关。）
