Diferencia de modulación de amplitud y frecuencia de láseres.

Encontré algunas aplicaciones interesantes para la modulación de láseres. Siempre hablan de algún tipo de modulación de frecuencia (ej. FMCW)

AFAIK, la frecuencia de un láser es bastante estable (para todos los láseres asequibles). Entonces, la única forma de modular el láser sería cambiando la corriente, lo que da como resultado una modulación de amplitud de la luz emitida. ¿Bien?

Conociendo desde RF, uno normalmente usaría FM para permanecer siempre en el 100% de la emisión de energía. Entonces, para aclarar la confusión, ¿cómo puede ejecutar un diodo láser en modo AM y FM?

Respuestas (3)

Estás confundiendo la modulación de longitud de onda con la modulación de frecuencia. La FM a la que te refieres es la frecuencia de la señal, la distancia entre los picos de la señal que estás modulando.

Hay pequeños efectos del cambio de longitud de onda que se deben al nivel de conducción que, en última instancia, limitan la potencia/distancia y la frecuencia de transmisión, ya que este cambio de longitud de onda provoca confusión de símbolos.

Piensa en la longitud de onda como un color. Puede hacer que un láser rojo parpadee rápido o lento (FM) o brillante y tenue (AM) o cualquier combinación entre y más. Y lo mismo puede pasar con un láser azul. De hecho, los láseres de telecomunicaciones suelen estar en el infrarrojo cercano y la separación de longitudes de onda es mucho más estrecha. Y no es correcto referirse a los colores.

El tiempo entre características similares de una señal recurrente es el período de esa señal, y el recíproco de ese período es la frecuencia de la señal. La longitud de onda de una señal es la distancia espacial que debe viajar para que se repitan características similares, por lo tanto, si se modula la frecuencia de una señal, su período y su longitud de onda seguirán ese cambio, haciendo que la modulación de longitud de onda sea equivalente a la modulación de frecuencia.
@EMFields: el uso de la longitud de onda en los sistemas ópticos es para evitar esta confusión exacta, que tiene el OP. La longitud de onda se refiere a los fotones y la frecuencia se refiere al esquema de modulaciones. MANTÉNGALOS SEPARADOS. Sí, puedes hablar sobre la longitud de onda de la modulación, pero eso no tiene sentido en el contexto.
Por lo que he podido decir, "longitud de onda" significa lo mismo cuando se refiere a sistemas ópticos que en cualquier otro lugar. Es decir, si se especifica que la luz de un LED, o cualquier otra cosa, tiene una longitud de onda de nanómetros umpty-ump, entonces su período correspondiente será el recíproco de la frecuencia de salida del LED. Ergo, si la longitud de onda cambia, por ejemplo, aumentando o disminuyendo la corriente a través del LED, entonces, ¡VOILA! - la frecuencia del LED también cambiará y habrá cambiado modulando la longitud de onda del LED.
@EMFields Oh, estás muy confundido. Puedo ver por qué, la ecuación clásica de C = F λ podría aplicarse después de todo, pero no es así. Además, está combinando el hecho de que algunos diodos/láseres cambian la longitud de onda (ligeramente) con el nivel de conducción a la longitud de onda implícita en su frecuencia de modulación. Esto en realidad debería convertirse en una pregunta separada. Si conoce la teoría clásica de las comunicaciones, es correcto considerar que la frecuencia del láser es la frecuencia portadora.
Bien, entonces, sabiendo que estamos de acuerdo con las definiciones clásicas de longitud de onda, período y frecuencia, que la frecuencia del láser se puede considerar una portadora, y que su frecuencia se puede desplazar hacia adelante y hacia atrás con respecto a su frecuencia central variando el impulso del láser, no se debe dar un gran salto para darse cuenta de que la desviación de la portadora de su frecuencia central variará en función de la amplitud de la señal moduladora, y su frecuencia de ondulación con respecto a la frecuencia central será precisamente la frecuencia de la señal moduladora; un ejemplo clásico de modulación de frecuencia.

No es la única forma: puede usar un modulador de celda Pockels o acústico-óptico de Bragg para modular la fase de la luz de un láser. La modulación de fase es FM utilizando la derivada temporal de la señal.

Algunos tipos de diodos láser tienen una frecuencia más variable con la corriente que otros, p. tipos de VCEL.

Sí, puede modular totalmente la frecuencia de los láseres de diodo con la corriente. Incluso cosas "ordinarias" de grado de consumo. Hasta ~1 MHz más o menos es un efecto térmico y bastante fuerte. Por encima de esa modulación de la corriente, se produce un cambio en el índice de refracción (creo que tendría que buscarlo), que es más débil. Y luego a muy alta frecuencia ~ GHz. puede acoplarse a estas oscilaciones de relajación en el láser y las cosas se vuelven más fuertes nuevamente... con un ancho de banda limitado. Aquí hay algunas bandas laterales. teachspin.com/instrumentos/fpc/index.shtml

La modulación de fase óptica generalmente se realiza con un dispositivo externo que utiliza el efecto electro-óptico , en lugar de manipular el propio láser.

Esto cae en el ámbito de las comunicaciones ópticas coherentes . Los sistemas coherentes se estudiaron ampliamente en la década de 1980 porque tienen una ventaja de sensibilidad inherente sobre los sistemas incoherentes (modulados en amplitud), pero solo encontraron un uso limitado por razones económicas. Recientemente, las comunicaciones coherentes están resurgiendo a medida que la industria de la fibra óptica desarrolla sistemas para velocidades de datos de 40 Gb/sy superiores.

Para sistemas de larga distancia, incluso la modulación de amplitud se realiza con un interferómetro Mach-Zehnder externo . La razón es que la modulación directa de la corriente láser también provoca una modulación de frecuencia no deseada (también conocida como "chirrido"). Esta modulación de frecuencia no deseada es mucho mayor que la que se usaría para la modulación de fase deliberada e interactúa con las propiedades de dispersión de la fibra óptica para limitar la distancia de transmisión alcanzable (para una tasa de baudios determinada).

Diferencia de modulación de amplitud y frecuencia de láseres.
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