Какво е оптичен модулатор?

Какво е оптичен модулатор?

Оптичен модулаторчесто се използват за манипулиране на свойствата на светлинни лъчи, като лазерни лъчи. Устройството може да манипулира свойствата на лъча, като оптична мощност или фаза. Модулатор според характера на модулирания лъч се наричамодулатор на интензитета, фазов модулатор, поляризационен модулатор, пространствен оптичен модулатор и т.н. Различни типове модулатори могат да се използват в различни приложения, като оптични комуникации, устройства за показване, Q-switched или лазери със заключен режим и оптични измервания.

Тип оптичен модулатор

Има няколко вида модулатори:

1. Акустооптичният модулатор е модулатор, базиран на акустооптичен ефект. Те се използват за превключване или непрекъснато регулиране на амплитудата на лазерния лъч, промяна на честотата на светлината или промяна на посоката на пространството.

2. Theелектрооптичен модулаторизползва електрооптичния ефект в балонната кутия на Керс. Те могат да модулират състоянието на поляризация, фазата или мощността на лъча или да се използват за извличане на импулси, както е споменато в раздела за усилватели на ултракъси импулси.

3. Модулатор на електрическа абсорбция е модулатор на интензитет, използван на предавател на данни в комуникация с оптични влакна.

(4) Модулатори на смущения, като модулатори на Mach-Zehnder, обикновено се използват във фотонни интегрални схеми за оптично предаване на данни.

5. Оптичните модулатори могат да се основават на различни принципи. Това може да бъде истинско устройство с оптични влакна или може да бъде компонент на тялото, съдържащ влакнести опашки.

6. Модулаторът с течни кристали е подходящ за приложение към оборудване за оптичен дисплей или устройство за формиране на импулси. Те могат да се използват и като модулатори на пространствена светлина, което означава, че предаването варира в зависимост от пространството, което може да се използва в устройства за показване.

7. Модулационният диск може периодично да променя мощността на лъча, което се използва при някои специфични оптични измервания (като използване на заключващи се усилватели).

8. Микромеханичните модулатори (микромеханични системи, MEMS) като базирани на силиций светлинни клапани и двуизмерни огледални масиви са особено важни в прожекционните дисплеи.

9. Обемните оптични модулатори, като електрооптични модулатори, могат да използват голяма площ на лъча и могат да се прилагат и при ситуации с висока мощност. Влакнесто-свързаните модулатори, обикновено вълноводни модулатори с влакнести опашки, са лесни за интегриране в оптични системи.

‌

Приложение на оптичен модулатор

‌ Оптичните модулатори имат широк спектър от приложения в много области ‌. По-долу са основните области на приложение на оптичните модулатори и техните специфични приложения:

1. Оптична комуникация: В оптичните комуникационни системи оптичните модулатори се използват за модулиране на амплитудата, честотата и фазата на оптичните сигнали с цел предаване на информация. Обикновено се използва в ключови стъпки като фотоелектрическо преобразуване, оптична модулация на сигнала и демодулация ‌. Електрооптичните модулатори са особено важни във високоскоростните оптични комуникационни системи, които се използват за преобразуване на електронни сигнали в оптични сигнали и реализиране на кодиране и предаване на данни. Чрез модулиране на интензитета или фазата на оптичния сигнал могат да се реализират функциите за превключване на светлината, контрол на скоростта на модулация и модулация на сигнала ‌

2. Оптичен сензор: Оптичният модулатор може да реализира измерването и мониторинга на околната среда чрез модулиране на характеристиките на оптичния сигнал. Например чрез модулиране на фазата или амплитудата на светлината могат да се реализират фиброоптични жироскопи, оптични сензори за налягане и др.

3. Оптично съхранение и обработка: Оптичните модулатори се използват за приложения за оптично съхранение и оптична обработка. В оптичната памет оптичните модулатори могат да се използват за запис и четене на информация във и от оптични носители. При оптичната обработка оптичният модулатор може да се използва за формиране, филтриране, модулиране и демодулиране на оптични сигнали ‌

4. Оптично изобразяване: оптичните модулатори могат да се използват за модулиране на фазата и амплитудата на светлинния лъч, като по този начин се променят характеристиките на изображението в оптичното изобразяване. Например, модулатор на светлинно поле може да приложи двуизмерна фазова модулация, за да промени фокусното разстояние и дълбочината на фокусиране на лъча ‌

5. Оптичен контрол на шума: Оптичният модулатор може да контролира интензитета и честотата на светлината, като по този начин намалява или потиска оптичния шум в оптичната система. Може да се използва в оптични усилватели, лазери и оптични предавателни системи за подобряване на съотношението сигнал/шум и производителността на системата ‌

6. Други приложения: електрооптичните модулатори се използват и в спектрален анализ, радарни системи, медицинска диагностика и други области. В спектроскопията електрооптичният модулатор може да се използва като компонент на оптичен спектрален анализатор за спектрален анализ и измерване. В радарната система електрооптичният модулатор се използва за модулация и демодулация на сигнала. В медицинската диагностика електрооптичните модулатори се използват в оптичните изображения и терапията.