Ano ang isang electro-optic modulator

Ang isang electro-optic modulator (EOM) ay isang aparato na kumokontrol sa kapangyarihan, phase o polariseysyon ng isang optical signal sa pamamagitan ng isang elektrikal na signal. Ang pangunahing prinsipyo nito ay batay sa linear na electro-optic effect (Pockels effect). Ang epekto na ito ay nagpapakita ng sarili sa na ang inilapat na larangan ng kuryente ay proporsyonal sa pagbabago ng index ng index ng nonlinear crystal, sa gayon nakamit ang epektibong kontrol ng optical signal.

Ang ilang mga modulators ay gumagamit din ng iba pang mga electro-optical effects, tulad ng mga modulators ng electro-pagsipsip batay sa epekto ng Franz-Keldysh, na nakamit ang modulation sa pamamagitan ng mga pagbabago sa pagsipsip. Ang karaniwang istraktura ng electro-optic modulator ay may kasamang yunit ng bulsa at mga pantulong na optical na elemento (tulad ng polarizer). Kasama sa mga materyales nito ang mga inorganic na kristal tulad ng potassium dihydrogen phosphate (KDP) at lithium niobate (linbo₃) at mga espesyal na polarized polymers. Ang iba't ibang mga materyales ay angkop para sa iba't ibang mga kinakailangan sa lakas at dalas.

Ang mga phase modulators ay ang pinakasimpleng uri ng mga electro-optic modulators, na nagbabago sa pagkaantala ng phase ng isang laser beam sa pamamagitan ng isang electric field. Ang polariseysyon ng input ay dapat na nakahanay sa kristal na optical axis upang mapanatili ang matatag na estado ng polariseysyon. Ang ganitong uri ng modulator ay madalas na ginagamit para sa dalas ng pagsubaybay at pag-stabilize ng mga optical resonator, o upang makamit ang mataas na lalim ng modulation sa mga senaryo kung saan kinakailangan ang naayos na dalas na sinusoidal modulation. Gayunpaman, ang mga electro-optic modulators ay limitado sa dalas ng modulation dahil hindi nila masusuportahan ang patuloy na mga linear na pagbabago sa dalas ng optical.

Binago ng polariseysyon modulator ang estado ng polariseysyon ng ilaw ng output sa pamamagitan ng pag -aayos ng direksyon ng kristal o direksyon ng electric field at gamit ang boltahe upang makontrol ang mga katangian ng plate ng alon. Halimbawa, kapag ang input ay linearly polarized light, ang output ay maaaring magpakita ng elliptical polarization o isang 90 ° na pag -ikot ng direksyon ng linear polariseysyon. Pinagsama sa isang random na signal ng drive, maaaring makamit ang isang anti-dalas na epekto. Ang modulation ng amplitude ay karaniwang nakumpleto sa pagsasama sa isang bulsa ng cell at isang polarizer, na nakakaapekto sa intensity ng ipinadala na ilaw sa pamamagitan ng pagbabago ng estado ng polariseysyon. Ang isa pang teknikal na ruta ay ang paggamit ng isang interferometer ng Mach-Zehnder upang mai-convert ang modulation ng phase sa modulation ng amplitude. Ang pamamaraang ito ay malawakang ginagamit sa integrated optika dahil sa bentahe ng katatagan ng phase nito.

Bilang karagdagan, ang electro-optic modulator ay maaari ding magamit bilang isang optical switch upang makamit ang pagpili ng pulso o pag-andar ng laser cavity dump sa pamamagitan ng mabilis na paglipat. Ang temperatura ng pag -drift ay isang isyu na kailangang bigyang -pansin sa mga aplikasyon ng modulator. Ang mga thermal effects ay maaaring maging sanhi ng operating point upang mag -shift, na kailangang mai -offset ng awtomatikong bias boltahe na kabayaran o ang paggamit ng disenyo ng athermal (tulad ng dobleng bulsa ng cell o apat na istraktura ng kristal).

Ang mga electro-optic modulators ay maaaring nahahati sa mga resonant na aparato at mga aparato ng broadband ayon sa mga kinakailangan sa aplikasyon. Ang mga resonant na aparato ay gumagamit ng mga circuit ng LC upang makamit ang mahusay na modulation sa mga nakapirming frequency, ngunit ang kanilang kakayahang umangkop ay limitado; Sinusuportahan ng mga aparato ng broadband ang isang malawak na saklaw ng dalas at nangangailangan ng pag-optimize ng mataas na dalas na tugon sa pamamagitan ng mga maliit na capacitance bulsa ng mga cell o mga naglalakbay na istruktura ng alon. Ang mga naglalakbay na modulators ng alon ay maaaring makamit ang mahusay na modulation sa gigahertz band sa pamamagitan ng pagtutugma ng bilis ng phase ng light waves at microwaves. Ang mga modulators ng Plasmon, bilang isang umuusbong na uri, ay gumagamit ng mga polariton ng plasmon (SPP) upang makamit ang operasyon ng high-speed at low-power, na nagpapakita ng natatanging potensyal. Kapag pumipili ng isang electro-optic modulator, ang maraming mga pangunahing katangian ay dapat isaalang-alang nang komprehensibo: ang laki ng siwang ay dapat tumugma sa mataas na mga kinakailangan sa kuryente, ang kalidad ng kristal at geometry ng elektrod ay nakakaapekto sa pagkakapareho ng modulation; Ang mga nonlinear effects at pagpapakalat ay dapat pansinin sa mga aplikasyon ng pulse ng ultrashort; Ang kakayahan sa pagpapanatili ng polariseysyon, mga cross-effects ng phase at amplitude modulation, at mekanikal na panginginig ng boses na dulot ng piezoelectric effects ay dapat ding masuri.

Bilang karagdagan, ang pamamahala ng thermal, kalidad ng anti-pagmuni-muni ng kalidad ng pelikula, at disenyo ng optical path ay kritikal sa pagkawala ng pagpasok at pangmatagalang katatagan. Ang pagtutugma ng elektronikong driver ay kritikal din at kailangang idinisenyo ayon sa modulator capacitance at drive boltahe na mga kinakailangan. Inirerekomenda na bumili mula sa parehong tagapagtustos bilang modulator upang matiyak ang pagiging tugma. Ang mga electro-optic modulators ay may malawak na hanay ng mga aplikasyon, kabilang ang modulation ng lakas ng laser (tulad ng high-speed optical communication at laser printing), laser frequency stabilization (tulad ng paraan ng pound-drever-hall), Q-switch at aktibong mode na pag-lock ng mga solid-state laser, at pagpili ng pulso at regenerative amplifier. Ang mabilis na pagtugon at mga katangian ng mataas na katumpakan ay ginagawang isang kailangang-kailangan na sangkap sa modernong teknolohiya ng photonic. Sa pagsulong ng mga materyales at teknolohiya ng pagsasama sa hinaharap, ang mga electro-optic modulators ay gagampanan ng isang mahalagang papel sa mas maraming mga aplikasyon sa paggupit.