Што е електро-оптички модулатор

Електро-оптички модулатор (EOM) е уред кој ја контролира моќноста, фазата или поларизацијата на оптички сигнал преку електричен сигнал. Неговиот основен принцип се заснова на линеарниот електро-оптички ефект (ефект на Pockels). Овој ефект се манифестира со тоа што применетото електрично поле е пропорционално со промената на индексот на рефракција на нелинеарниот кристал, со што се постигнува ефикасна контрола на оптичкиот сигнал.

Некои модулатори исто така користат други електро-оптички ефекти, како што се модулатори за електро-апсорпција врз основа на ефектот Франц-Калдиш, кои постигнуваат модулација преку промени во апсорпцијата. Типичната структура на електро-оптички модулатор вклучува единица за џебови и помошни оптички елементи (како што се поларизатори). Неговите материјали вклучуваат неоргански кристали како што се калиум дихидроген фосфат (KDP) и литиум ниобате (Linbo₃) и специјални поларизирани полимери. Различни материјали се погодни за различни барања за моќ и фреквенција.

Фазните модулатори се наједноставниот вид електро-оптички модулатори, кои го менуваат фазното одложување на ласерскиот зрак со помош на електрично поле. Влезната поларизација мора да биде усогласена со кристалната оптичка оска за да се задржи состојбата на поларизацијата стабилна. Овој вид модулатор често се користи за мониторинг на фреквенција и стабилизација на оптички резонатори или за да се постигне висока длабочина на модулација во сценарија каде е потребна синусоидна модулација со фиксна фреквенција. Сепак, електро-оптичките модулатори се ограничени во модулацијата на фреквенцијата, бидејќи тие не можат да поддржуваат континуирани линеарни промени во оптичката фреквенција.

Модулаторот за поларизација ја менува состојбата на поларизација на излезната светлина со прилагодување на насоката на кристалот или насоката на електричното поле и со користење на напонот за контрола на карактеристиките на брановата плоча. На пример, кога влезот е линеарно поларизирана светлина, излезот може да покаже елипсовидна поларизација или ротација од 90 ° на линеарната насока за поларизација. Во комбинација со сигнал за случаен погон, може да се постигне антифреквентен ефект. Модулацијата на амплитудата обично се завршува во комбинација со клетка на џебовите и поларизатор, што влијае на интензитетот на пренесената светлина со промена на состојбата на поларизација. Друга техничка рута е да се користи интерферометар Mach-Zehnder за да се претвори фазата на модулација во модулација на амплитудата. Овој метод е широко користен во интегрираната оптика заради предноста на стабилноста на фазата.

Покрај тоа, електро-оптичкиот модулатор може да се користи и како оптички прекинувач за да се постигне селекција на пулс или функција за депонија на ласерска празнина преку брзо префрлување. Температурниот напредок е проблем на кој треба да се обрне внимание во апликациите за модулатор. Топлинските ефекти може да предизвикаат промена на оперативната точка, што треба да се компензира со автоматско компензација на напон на пристрасност или употреба на атермален дизајн (како што се ќелија на двојни џебови или четири кристална структура).

Електро-оптичките модулатори можат да се поделат на резонантни уреди и широкопојасни уреди според барањата за апликација. Резонантните уреди користат LC кола за да постигнат ефикасна модулација на фиксни фреквенции, но нивната флексибилност е ограничена; Широкопојасните уреди поддржуваат широк опсег на фреквенција и бараат оптимизација на реакција со висока фреквенција преку клетки на џебови со мали капацитации или структури на патни бранови. Модулаторите на патнички бранови можат да постигнат ефикасна модулација во опсегот Гигахерц со совпаѓање на фазата на светлосни бранови и микробранови. Плазмонските модулатори, како појавен вид, користат површински плазмонски поларитони (SPPS) за да постигнете работа со голема брзина и ниска моќност, покажувајќи уникатен потенцијал. При изборот на електро-оптички модулатор, повеќекратните атрибути мора да се земат предвид сеопфатно: големината на отворот мора да одговара на барањата за висока моќност, геометријата на квалитетот на кристалот и електродата влијаат на униформноста на модулацијата; Нелинеарни ефекти и дисперзија мора да бидат забележани во апликациите за пулсот на ултрашорт; Исто така, мора да се проценат и способноста за одржување на поларизација, вкрстените ефекти на фазата и амплитудата и механичката вибрација предизвикана од пиезоелектричните ефекти.

Покрај тоа, термичкото управување, квалитетот на филмот против рефлексија и дизајнот на оптичката патека се клучни за загубата на вметнување и долгорочната стабилност. Совпаѓањето на електронскиот двигател е исто така клучно и треба да биде дизајнирано според барањата за капацитивност на модулаторот и погонски напон. Се препорачува да се купи од истиот снабдувач како модулаторот за да се обезбеди компатибилност. Електро-оптичките модулатори имаат широк спектар на апликации, вклучително и модулација на ласерска моќност (како што се оптички комуникации со брзина и ласерско печатење), стабилизација на ласерската фреквенција (како што се методот на фунта-лента), Q-префрлување и активен режим заклучување на ласерите со цврста состојба и селекција на пулсот и регенеративни засилувачи. Неговиот брз одговор и карактеристиките со висока прецизност го прават неопходна компонента во модерната фотонска технологија. Со унапредувањето на материјалите и технологијата за интеграција во иднина, електро-оптичките модулатори ќе играат важна улога во повеќе врвни апликации.