Mi az elektro-optikai modulátor

Az elektro-optikai modulátor (EOM) egy olyan eszköz, amely egy optikai jel teljesítményét, fázisát vagy polarizációját vezérli egy elektromos jel révén. Alapvető alapelve a lineáris elektro-optikai hatáson (Pockels Effect) alapul. Ez a hatás akkor nyilvánul meg, hogy az alkalmazott elektromos mező arányos a nemlineáris kristály törésmutatójának megváltozásával, ezáltal elérve az optikai jel hatékony szabályozását.

Egyes modulátorok más elektro-optikai hatásokat is használnak, például az elektro-abszorpciós modulátorokat, amelyek a Franz-Keldysh-effektuson alapulnak, amelyek az abszorpciós változások révén érik el a modulációt. A tipikus elektro-optikai modulátor szerkezete tartalmaz egy zsebeket és a kiegészítő optikai elemeket (például a polarizátorokat). Anyagjai közé tartoznak a szervetlen kristályok, például a kálium -dihidrogén -foszfát (KDP) és a lítium -niobát (Linbo₃) és a speciális polarizált polimerek. A különböző anyagok alkalmasak a különböző teljesítmény- és frekvenciakövetelményekre.

A fázismodulátorok az elektro-optikai modulátorok legegyszerűbb típusa, amelyek elektromos mező segítségével megváltoztatják a lézernyaláb fázis késleltetését. A bemeneti polarizációt a kristály optikai tengelyéhez igazítani kell, hogy a polarizációs állapot stabil maradjon. Az ilyen típusú modulátort gyakran használják az optikai rezonátorok frekvenciafigyelésére és stabilizálására, vagy a nagy modulációs mélység elérésére olyan forgatókönyvekben, ahol rögzített frekvenciájú szinuszos modulációra van szükség. Az elektro-optikai modulátorok azonban korlátozottak a frekvenciamodulációban, mivel nem tudják támogatni az optikai frekvencia folyamatos lineáris változásait.

A polarizációs modulátor megváltoztatja a kimeneti fény polarizációs állapotát a kristályirány vagy az elektromos mező irányának beállításával, és a feszültséget használja a hullámlemez jellemzőinek szabályozására. Például, ha a bemenet lineárisan polarizált fény, a kimenet elliptikus polarizációt vagy a lineáris polarizációs irány 90 ° -os forgását mutathatja. A véletlenszerű meghajtójelet kombinálva egy frekvenciavállalási hatás érhető el. Az amplitúdó modulációja általában egy zsebcellával és egy polarizálóval kombinálva fejeződik be, amely a polarizációs állapot megváltoztatásával befolyásolja az átadott fény intenzitását. Egy másik technikai út egy Mach-Zehnder interferométer használata a fázismoduláció amplitúdó modulációjává történő konvertálására. Ezt a módszert az integrált optikában széles körben használják fázisstabilitási előnye miatt.

Ezenkívül az elektro-optikai modulátor optikai kapcsolóként is használható az impulzusválasztás vagy a lézerüreg dump funkció eléréséhez a gyors váltáson keresztül. A hőmérsékleti sodródás olyan kérdés, amelyre a modulátor alkalmazásaiban figyelmet kell fordítani. A hőhatások a működési pont eltolódását okozhatják, amelyet az automatikus torzítás feszültségkompenzációja vagy az athermális kialakítás (például a kettős zsinócella vagy a négy kristályszerkezet) el kell akadályoznia.

Az elektro-optikai modulátorok feloszthatók rezonáns eszközökre és szélessávú eszközökre az alkalmazás követelményei szerint. A rezonáns eszközök LC áramköröket használnak a rögzített frekvenciákon történő hatékony moduláció eléréséhez, de rugalmasságuk korlátozott; A szélessávú eszközök széles körű frekvenciatartományt támogatnak, és a magas frekvenciájú válasz optimalizálását megkövetelik a kiskapacitási zsáksejtek vagy az utazó hullámszerkezetek révén. Az utazó hullámmodulátorok hatékony modulációt érhetnek el a Gigahertz sávban a fényhullámok és a mikrohullámok fázissebességének megegyezésével. A plazmonmodulátorok, mint feltörekvő típusú, felszíni plazmon polaritonokat (SPPS) használnak a nagysebességű és alacsony teljesítményű működés eléréséhez, az egyedi potenciált mutatva. Az elektro-optikai modulátor kiválasztásakor több kulcsfontosságú attribútumot átfogóan kell figyelembe venni: a rekesz méretének meg kell felelnie a nagy teljesítményigénynek, a kristályminőség és az elektróda geometria befolyásolja a moduláció egységességét; A nemlineáris hatásokat és a diszperziót meg kell jegyezni az Ultrashort Pulse alkalmazásokban; A polarizációs karbantartási képességet, a fázis és az amplitúdó modulációjának kereszt-hatásait, valamint a piezoelektromos hatások által okozott mechanikai rezgést szintén ki kell értékelni.

Ezenkívül a hőgazdálkodás, a reflexiós filmminőség és az optikai út kialakítása kritikus fontosságú a beillesztési veszteség és a hosszú távú stabilitás szempontjából. Az elektronikus illesztőprogram illesztése szintén kritikus, és a modulátor kapacitásának és a hajtás feszültségigényének megfelelően kell megtervezni. A kompatibilitás biztosítása érdekében ajánlott vásárolni ugyanabból a beszállítóval, mint a modulátorral. Az elektro-optikai modulátorok széles körű alkalmazásokkal rendelkeznek, beleértve a lézerteljesítmény-modulációt (például a nagysebességű optikai kommunikációt és a lézernyomatot), a lézerfrekvencia-stabilizációt (például a font-drever-hall módszer), a Q-kapcsot és a szilárdtest lézerek aktív üzemmód-reteszelését, valamint az impulzus kiválasztását és a regeneratív erősítőket. Gyors válasza és nagy pontosságú tulajdonságai nélkülözhetetlen komponensgé teszik a modern fotonikus technológiát. Az anyagok és az integrációs technológia jövőbeni előmozdításával az elektrooptikus modulátorok fontos szerepet játszanak a legmodernebb alkalmazásokban.