Apakah modulator elektro-optik

Modulator elektro-optik (EOM) adalah peranti yang mengawal kuasa, fasa atau polarisasi isyarat optik melalui isyarat elektrik. Prinsip terasnya didasarkan pada kesan elektro-optik linear (kesan Pockels). Kesan ini menampakkan diri di mana medan elektrik yang digunakan adalah berkadar dengan perubahan indeks biasan kristal tak linear, dengan itu mencapai kawalan yang berkesan terhadap isyarat optik.

Sesetengah modulator juga menggunakan kesan elektro-optik lain, seperti modulator penyerapan elektro berdasarkan kesan Franz-Keldysh, yang mencapai modulasi melalui perubahan penyerapan. Struktur modulator elektro-optik yang tipikal termasuk unit pokel dan elemen optik tambahan (seperti polarizer). Bahan -bahannya termasuk kristal bukan organik seperti kalium dihydrogen fosfat (KDP) dan lithium niobate (linbo₃) dan polimer polarisasi khas. Bahan yang berbeza sesuai untuk keperluan kuasa dan kekerapan yang berbeza.

Modulator fasa adalah jenis modulator elektro-optik yang paling mudah, yang mengubah kelewatan fasa rasuk laser melalui medan elektrik. Polarisasi input mesti diselaraskan dengan paksi optik kristal untuk memastikan keadaan polarisasi stabil. Jenis modulator ini sering digunakan untuk pemantauan kekerapan dan penstabilan resonator optik, atau untuk mencapai kedalaman modulasi yang tinggi dalam senario di mana modulasi sinusoidal frekuensi tetap diperlukan. Walau bagaimanapun, modulator elektro-optik terhad dalam modulasi frekuensi kerana mereka tidak dapat menyokong perubahan linear berterusan dalam kekerapan optik.

Modulator polarisasi mengubah keadaan polarisasi cahaya output dengan menyesuaikan arah kristal atau arah medan elektrik dan menggunakan voltan untuk mengawal ciri -ciri plat gelombang. Sebagai contoh, apabila input adalah cahaya terpolarisasi linear, output mungkin menunjukkan polarisasi elips atau putaran 90 ° arah polarisasi linear. Digabungkan dengan isyarat pemacu rawak, kesan anti frekuensi dapat dicapai. Modulasi amplitud biasanya disiapkan dalam kombinasi dengan sel Pockels dan polarizer, yang mempengaruhi intensiti cahaya yang dihantar dengan mengubah keadaan polarisasi. Satu lagi laluan teknikal ialah menggunakan interferometer Mach-Zehnder untuk menukar modulasi fasa ke modulasi amplitud. Kaedah ini digunakan secara meluas dalam optik bersepadu kerana kelebihan kestabilan fasa.

Di samping itu, modulator elektro-optik juga boleh digunakan sebagai suis optik untuk mencapai pemilihan nadi atau fungsi dump rongga laser melalui penukaran cepat. Drift suhu adalah isu yang perlu diberi perhatian dalam aplikasi modulator. Kesan haba boleh menyebabkan titik operasi beralih, yang perlu diimbangi oleh pampasan voltan bias automatik atau penggunaan reka bentuk athermal (seperti sel double pockels atau empat struktur kristal).

Modulator elektro-optik boleh dibahagikan kepada peranti resonan dan peranti jalur lebar mengikut keperluan permohonan. Peranti resonan menggunakan litar LC untuk mencapai modulasi yang cekap pada frekuensi tetap, tetapi fleksibiliti mereka terhad; Peranti jalur lebar menyokong pelbagai frekuensi yang luas dan memerlukan pengoptimuman tindak balas frekuensi tinggi melalui sel-sel pockels kapasitance kecil atau struktur gelombang perjalanan. Modulator gelombang perjalanan boleh mencapai modulasi yang cekap dalam band Gigahertz dengan memadankan halaju fasa gelombang cahaya dan gelombang mikro. Modulator Plasmon, sebagai jenis yang baru muncul, menggunakan polariton plasmon permukaan (SPP) untuk mencapai operasi berkelajuan tinggi dan rendah, menunjukkan potensi unik. Apabila memilih modulator elektro-optik, pelbagai atribut utama mesti dipertimbangkan secara komprehensif: saiz apertur mesti sepadan dengan keperluan kuasa yang tinggi, kualiti kristal dan geometri elektrod mempengaruhi keseragaman modulasi; Kesan dan penyebaran tak linear mesti diperhatikan dalam aplikasi nadi ultrashort; Keupayaan penyelenggaraan polarisasi, kesan silang fasa dan modulasi amplitud, dan getaran mekanikal yang disebabkan oleh kesan piezoelektrik juga mesti dinilai.

Di samping itu, pengurusan haba, kualiti filem anti-refleksi, dan reka bentuk laluan optik adalah penting untuk kehilangan penyisipan dan kestabilan jangka panjang. Pencocokan pemacu elektronik juga kritikal dan perlu direka mengikut kapasitans modulator dan keperluan voltan pemacu. Adalah disyorkan untuk membeli dari pembekal yang sama sebagai modulator untuk memastikan keserasian. Modulator elektro-optik mempunyai pelbagai aplikasi, termasuk modulasi kuasa laser (seperti komunikasi optik berkelajuan tinggi dan percetakan laser), penstabilan frekuensi laser (seperti kaedah pound-drever-hall), penguncian q-switching dan penguncian mod aktif laser pepejal, dan pemilihan pulse dan penguat regeneratif. Sambutan cepat dan ciri-ciri ketepatan tinggi menjadikannya komponen yang sangat diperlukan dalam teknologi fotonik moden. Dengan kemajuan bahan dan teknologi integrasi pada masa akan datang, modulator elektro-optik akan memainkan peranan penting dalam aplikasi yang lebih canggih.