Hvad er en elektrooptisk modulator

En elektrooptisk modulator (EOM) er en enhed, der styrer effekten, fasen eller polariseringen af ​​et optisk signal gennem et elektrisk signal. Dets kerneprincip er baseret på den lineære elektrooptiske effekt (Pockels Effect). Denne effekt manifesterer sig, idet det anvendte elektriske felt er proportionalt med brydningsindeksændringen af ​​den ikke -lineære krystal og derved opnå effektiv kontrol af det optiske signal.

Nogle modulatorer bruger også andre elektrooptiske effekter, såsom elektro-absorptionsmodulatorer baseret på Franz-Keldysh-effekten, der opnår modulation gennem absorptionsændringer. Den typiske elektrooptiske modulatorstruktur inkluderer en Pockels Unit og hjælpeoptiske elementer (såsom polarisatorer). Dens materialer inkluderer uorganiske krystaller, såsom kaliumdihydrogenphosphat (KDP) og lithium niobat (Linbo₃) og specielle polariserede polymerer. Forskellige materialer er egnede til forskellige effekt- og frekvenskrav.

Fasemodulatorer er den enkleste type elektrooptiske modulatorer, der ændrer faseforsinkelsen af ​​en laserstråle ved hjælp af et elektrisk felt. Inputpolariseringen skal tilpasses den krystaloptiske akse for at holde polarisationstilstanden stabil. Denne type modulator anvendes ofte til frekvensovervågning og stabilisering af optiske resonatorer eller til at opnå høj modulationsdybde i scenarier, hvor der kræves fastfrekvente sinusformet modulation. Elektrooptiske modulatorer er imidlertid begrænset i frekvensmodulation, fordi de ikke kan understøtte kontinuerlige lineære ændringer i den optiske frekvens.

Polarisationsmodulatoren ændrer polarisationstilstanden for udgangslyset ved at justere krystalretningen eller den elektriske feltretning og bruge spændingen til at kontrollere bølgepladeegenskaberne. For eksempel, når input er lineært polariseret lys, kan udgangen vise elliptisk polarisering eller en 90 ° rotation af den lineære polarisationsretning. Kombineret med et tilfældigt drivsignal kan der opnås en anti-frekvenseffekt. Amplitude -modulation afsluttes normalt i kombination med en pocklecelle og en polarisator, der påvirker intensiteten af ​​det transmitterede lys ved at ændre polarisationstilstanden. En anden teknisk rute er at bruge et Mach-Zehnder-interferometer til at konvertere fasemodulation til amplitude-modulation. Denne metode er vidt brugt i integreret optik på grund af dens fasestabilitetsfordel.

Derudover kan den elektrooptiske modulator også bruges som en optisk switch til at opnå pulsudvælgelse eller laserhulrumsdumpfunktion gennem hurtig skift. Temperaturdrift er et problem, der skal lægges mærke til i modulatorapplikationer. Termiske effekter kan medføre, at driftspunktet skifter, som skal modregnes af automatisk bias spændingskompensation eller brugen af ​​athermal design (såsom dobbelt pockelscelle eller fire krystalstruktur).

Elektrooptiske modulatorer kan opdeles i resonansenheder og bredbåndsenheder i henhold til applikationskrav. Resonante enheder bruger LC -kredsløb for at opnå effektiv modulation ved faste frekvenser, men deres fleksibilitet er begrænset; Bredbåndsenheder understøtter et bredt frekvensområde og kræver optimering af højfrekvent respons gennem småkapacitanspolceller eller rejsebølgestrukturer. Rejserbølgemodulatorer kan opnå effektiv modulation i Gigahertz -båndet ved at matche fasehastigheden af ​​lysbølger og mikrobølger. Plasmon-modulatorer bruger som en voksende type overfladeplasmon-polaritoner (SPP'er) til at opnå højhastigheds- og lavkraftdrift, hvilket viser unikt potentiale. Når man vælger en elektrooptisk modulator, skal flere nøgleattributter betragtes som omfattende: åbningsstørrelsen skal matche de høje effektkrav, krystalkvaliteten og elektrodegometrien påvirker ensartetheden af ​​modulation; Ikke -lineære effekter og spredning skal bemærkes i Ultrashort Pulse -applikationer; Polariseringsvedligeholdelsesevne, tværseffekter af fase- og amplitude-modulation og mekanisk vibration forårsaget af piezoelektriske effekter skal også evalueres.

Derudover er termisk styring, anti-reflektionsfilmkvalitet og optisk sti-design kritisk for indsættelsestab og langvarig stabilitet. Matchning af den elektroniske driver er også kritisk og skal designes i henhold til modulatorkapacitansen og drivspændingskravene. Det anbefales at købe fra den samme leverandør som modulatoren for at sikre kompatibilitet. Elektro-optiske modulatorer har en lang række applikationer, herunder laserkraftmodulation (såsom højhastighedsoptisk kommunikation og laserudskrivning), laserfrekvensstabilisering (såsom pund-tørrende-hall-metoden), Q-switching og aktiv tilstand, der låser fast-state lasere og pulsudvalg og regenerative amplifiers. Dens hurtige respons og højpræcisionsegenskaber gør det til en uundværlig komponent i moderne fotonisk teknologi. Med fremme af materialer og integrationsteknologi i fremtiden vil elektrooptiske modulatorer spille en vigtig rolle i flere avancerede applikationer.