Serija modulatorjev IQ: Kaj je optični modulator?

Kaj je optični modulator?

Optični modulatorse pogosto uporabljajo za manipulacijo lastnosti svetlobnih žarkov, kot so laserski žarki. Naprava lahko manipulira z lastnostmi žarka, kot sta optična moč ali faza. Modulator se glede na naravo moduliranega žarka imenujemodulator intenzivnosti, fazni modulator, polarizacijski modulator, prostorski optični modulator itd. Različne vrste modulatorjev se lahko uporabljajo v različnih aplikacijah, kot so komunikacije z optičnimi vlakni, prikazovalne naprave, laserji s preklopom Q ali zaklenjenim načinom in optične meritve.

Tip optičnega modulatorja

Obstaja več različnih vrst modulatorjev:

1. Akustooptični modulator je modulator, ki temelji na akustooptičnem učinku. Uporablja se za preklapljanje ali neprekinjeno prilagajanje amplitude laserskega žarka, spreminjanje svetlobne frekvence ali spreminjanje smeri prostora.

2. Theelektrooptični modulatorizkorišča elektrooptični učinek v mehurčkasti Kerrsovi škatli. Modulirajo lahko stanje polarizacije, fazo ali moč žarka ali pa se uporabljajo za ekstrakcijo impulzov, kot je omenjeno v poglavju o ojačevalnikih ultrakratkih impulzov.

3. Modulator električne absorpcije je modulator intenzivnosti, ki se uporablja v oddajniku podatkov v optični komunikaciji.

(4) Modulatorji interference, kot so Mach-Zehnderjevi modulatorji, se običajno uporabljajo v fotonskih integriranih vezjih za optični prenos podatkov.

5. Modulatorji iz optičnih vlaken lahko temeljijo na različnih načelih. Lahko so prava optična naprava ali pa so del telesa, ki vsebuje optične žice.

6. Modulator s tekočimi kristali je primeren za uporabo v optični prikazovalni opremi ali oblikovalniku impulzov. Uporabljajo se lahko tudi kot prostorski modulatorji svetlobe, kar pomeni, da se prenos spreminja s prostorom, kar se lahko uporablja v prikazovalnih napravah.

7. Modulacijski disk lahko periodično spreminja moč žarka, kar se uporablja pri nekaterih specifičnih optičnih meritvah (kot je uporaba zaklenjenih ojačevalnikov).

8. Mikromehanski modulatorji (mikromehanski sistemi, MEMS), kot so svetlobni ventili na osnovi silicija in dvodimenzionalni zrcalni nizi, so še posebej pomembni pri projekcijskih zaslonih.

9. Optični modulatorji v razsutem stanju, kot so elektrooptični modulatorji, lahko uporabljajo veliko površino žarka in se lahko uporabljajo tudi v situacijah z veliko močjo. Optično sklopljeni modulatorji, običajno valovodni modulatorji z optičnimi priključki, se enostavno integrirajo v optične sisteme.

‌

Uporaba optičnega modulatorja

Optični modulatorji imajo široko paleto uporabe na številnih področjih. V nadaljevanju so navedena glavna področja uporabe optičnih modulatorjev in njihove specifične uporabe:

1. Optična komunikacija: V optičnih komunikacijskih sistemih se optični modulatorji uporabljajo za modulacijo amplitude, frekvence in faze optičnih signalov za prenos informacij. Običajno se uporabljajo v ključnih korakih, kot so fotoelektrična pretvorba, modulacija optičnih signalov in demodulacija. Elektrooptični modulatorji so še posebej pomembni v visokohitrostnih optičnih komunikacijskih sistemih, ki se uporabljajo za pretvorbo elektronskih signalov v optične signale ter za kodiranje in prenos podatkov. Z modulacijo intenzivnosti ali faze optičnega signala je mogoče doseči funkcije preklapljanja svetlobe, nadzora hitrosti modulacije in modulacije signala.

2. Optično zaznavanje: Optični modulator lahko izvaja merjenje in spremljanje okolja z moduliranjem značilnosti optičnega signala. Na primer, z moduliranjem faze ali amplitude svetlobe je mogoče realizirati optične žiroskope, optične senzorje tlaka itd.

3. Optično shranjevanje in obdelava: Optični modulatorji se uporabljajo za optično shranjevanje in optično obdelavo. V optičnem pomnilniku se optični modulatorji lahko uporabljajo za pisanje in branje informacij v optične medije in iz njih. Pri optični obdelavi se optični modulator lahko uporablja za oblikovanje, filtriranje, modulacijo in demodulacijo optičnih signalov.

4. Optično slikanje: optični modulatorji se lahko uporabljajo za modulacijo faze in amplitude svetlobnega žarka, s čimer se spremenijo značilnosti slike pri optičnem slikanju. Modulator svetlobnega polja lahko na primer izvaja dvodimenzionalno fazno modulacijo za spreminjanje goriščne razdalje in globine ostrenja žarka.

5. Optični nadzor šuma: Optični modulator lahko nadzoruje intenzivnost in frekvenco svetlobe, s čimer zmanjša ali zatre optični šum v optičnem sistemu. Uporablja se lahko v optičnih ojačevalnikih, laserjih in sistemih za prenos optičnih vlaken za izboljšanje razmerja signal/šum ter delovanja sistema.

6. Druge uporabe: elektrooptični modulatorji se uporabljajo tudi v spektralni analizi, radarskih sistemih, medicinski diagnostiki in drugih področjih. V spektroskopiji se elektrooptični modulator lahko uporablja kot komponenta optičnega spektralnega analizatorja za spektralno analizo in meritve. V radarskem sistemu se elektrooptični modulator uporablja za modulacijo in demodulacijo signala. V medicinski diagnostiki se elektrooptični modulatorji uporabljajo pri optičnem slikanju in terapiji.