Vad är en elektrooptisk modulator

En elektrooptisk modulator (EOM) är en enhet som styr kraften, fasen eller polarisationen av en optisk signal genom en elektrisk signal. Dess kärnprincip är baserad på den linjära elektrooptiska effekten (Pockels Effect). Denna effekt manifesterar sig genom att det applicerade elektriska fältet är proportionellt mot brytningsindexförändringen av den olinjära kristallen och därmed uppnå effektiv kontroll av den optiska signalen.

Vissa modulatorer använder också andra elektrooptiska effekter, såsom elektro-absorptionsmodulatorer baserade på Franz-Keldysh-effekten, som uppnår modulering genom absorptionsförändringar. Den typiska elektrooptiska modulatorstrukturen inkluderar en pockelsenhet och hjälp av optiska element (såsom polarisatorer). Dess material inkluderar oorganiska kristaller såsom kaliumdihydrogenfosfat (KDP) och litium -niobat (linbo₃) och speciella polariserade polymerer. Olika material är lämpliga för olika kraft- och frekvenskrav.

Fasmodulatorer är den enklaste typen av elektrooptiska modulatorer, som ändrar fasfördröjningen för en laserstråle med hjälp av ett elektriskt fält. Inmatningspolarisationen måste anpassas till den kristalloptiska axeln för att hålla polarisationstillståndet stabilt. Denna typ av modulator används ofta för frekvensövervakning och stabilisering av optiska resonatorer, eller för att uppnå högt moduleringsdjup i scenarier där fastfrekvens sinusformad modulering krävs. Emellertid är elektrooptiska modulatorer begränsade i frekvensmodulering eftersom de inte kan stödja kontinuerliga linjära förändringar i den optiska frekvensen.

Polarisationsmodulatorn ändrar polarisationstillståndet för utgångsljuset genom att justera kristallriktningen eller den elektriska fältriktningen och använda spänningen för att styra vågplattegenskaperna. Till exempel, när ingången är linjärt polariserat ljus, kan utgången visa elliptisk polarisering eller en 90 ° rotation av den linjära polarisationsriktningen. Kombinerat med en slumpmässig drivsignal kan en anti-frekvenseffekt uppnås. Amplitudmodulering avslutas vanligtvis i kombination med en pockelscell och en polarisator, vilket påverkar intensiteten hos det överförda ljuset genom att ändra polarisationstillståndet. En annan teknisk rutt är att använda en mach-znder-interferometer för att konvertera fasmodulering till amplitudmodulering. Denna metod används ofta i integrerad optik på grund av dess fasstabilitetsfördel.

Dessutom kan den elektrooptiska modulatorn också användas som en optisk switch för att uppnå pulsval eller laserhålighetsdumpfunktion genom snabb omkoppling. Temperaturdrift är ett problem som måste uppmärksammas i modulatorapplikationer. Termiska effekter kan leda till att driftspunkten växlar, som måste kompenseras av automatisk förspänningsspänningskompensation eller användning av athermal design (såsom dubbla pockelscell eller fyra kristallstruktur).

Elektrooptiska modulatorer kan delas upp i resonansenheter och bredbandsenheter enligt applikationskraven. Resonansenheter använder LC -kretsar för att uppnå effektiv modulering vid fasta frekvenser, men deras flexibilitet är begränsad; Bredbandsanordningar stöder ett brett frekvensområde och kräver optimering av högfrekvensrespons genom små kapacitansfickceller eller resande vågstrukturer. Resande vågmodulatorer kan uppnå effektiv modulering i Gigahertz -bandet genom att matcha fashastigheten för ljusvågor och mikrovågor. Plasmon-modulatorer, som en ny typ, använder Surface Plasmon Polaritons (SPPS) för att uppnå höghastighets- och lågeffektoperation, vilket visar unik potential. När du väljer en elektrooptisk modulator måste flera nyckelattribut betraktas som omfattande: bländarstorleken måste matcha de höga effektkraven, kristallkvaliteten och elektrodgeometri påverkar moduleringens enhetlighet; Icke -linjära effekter och spridning måste noteras i ultrasortpulsapplikationer; Polarisationens underhållsförmåga, tväreffekter av fas- och amplitudmodulering och mekanisk vibration orsakad av piezoelektriska effekter måste också utvärderas.

Dessutom är termisk hantering, filmkvalitet mot reflektion och optisk vägdesign avgörande för förlust av införing och långvarig stabilitet. Matchningen av den elektroniska drivrutinen är också kritisk och måste utformas enligt kraven på modulatorkapacitans och drivspänning. Det rekommenderas att köpa från samma leverantör som modulatorn för att säkerställa kompatibilitet. Elektrooptiska modulatorer har ett brett utbud av applikationer, inklusive laserkraftmodulering (såsom höghastighetsoptisk kommunikation och laserutskrift), laserfrekvensstabilisering (såsom pund-ånghall-metoden), Q-switching och aktivt lägeslåsning av solid-state-lasrar och pulsval och regenererande förstärkare. Dess snabba svar och högprecisionsegenskaper gör det till en oumbärlig komponent inom modern fotonisk teknik. Med utvecklingen av material och integrationsteknologi i framtiden kommer elektrooptiska modulatorer att spela en viktig roll i mer banbrytande applikationer.