โมดูเลเตอร์ออปติกไฟฟ้าคืออะไร

Electro-Optic Modulator (EOM) เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมพลังงานเฟสหรือโพลาไรเซชันของสัญญาณแสงผ่านสัญญาณไฟฟ้า หลักการหลักของมันขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์อิเล็กโทรดเชิงเส้น (เอฟเฟกต์กระเป๋า) เอฟเฟกต์นี้แสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าที่ใช้นั้นเป็นสัดส่วนกับการเปลี่ยนแปลงดัชนีการหักเหของผลึกที่ไม่เชิงเส้นดังนั้นจึงสามารถควบคุมสัญญาณออปติคัลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

โมดูเลเตอร์บางตัวยังใช้เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออพติคอลอื่น ๆ เช่นตัวปรับไฟฟ้าดูดซับด้วยไฟฟ้าขึ้นอยู่กับเอฟเฟกต์ Franz-Keldysh ซึ่งบรรลุการปรับผ่านการเปลี่ยนแปลงการดูดซับ โครงสร้างโมดูเลตไฟฟ้า-ออปติกทั่วไปรวมถึงชุดกระเป๋าและองค์ประกอบออปติคัลเสริม (เช่นโพลาไรเซอร์) วัสดุของมันรวมถึงผลึกอนินทรีย์เช่นโพแทสเซียม dihydrogen phosphate (KDP) และลิเธียม niobate (Linbo₃) และโพลิเมอร์โพลาไรซ์พิเศษ วัสดุที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับความต้องการพลังงานและความถี่ที่แตกต่างกัน

ตัวดัดแปลงเฟสเป็นตัวโมดูเลเตอร์ออปติกชนิดที่ง่ายที่สุดซึ่งเปลี่ยนความล่าช้าเฟสของลำแสงเลเซอร์โดยใช้สนามไฟฟ้า โพลาไรเซชันอินพุตจะต้องจัดแนวกับแกนแสงคริสตัลเพื่อให้สถานะโพลาไรเซชันมีเสถียรภาพ โมดูเลเตอร์ประเภทนี้มักจะใช้สำหรับการตรวจสอบความถี่และการรักษาเสถียรภาพของ resonators ออปติคัลหรือเพื่อให้ได้ความลึกของการปรับสูงในสถานการณ์ที่จำเป็นต้องมีการปรับไซน์ความถี่คงที่ อย่างไรก็ตามตัวดัดแปลงไฟฟ้าออปติกถูก จำกัด ในการปรับความถี่เนื่องจากไม่สามารถรองรับการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นอย่างต่อเนื่องในความถี่ออพติคอล

โมดูเลเตอร์โพลาไรเซชันจะเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชันของไฟเอาท์พุทโดยการปรับทิศทางคริสตัลหรือทิศทางสนามไฟฟ้าและใช้แรงดันไฟฟ้าเพื่อควบคุมลักษณะของแผ่นคลื่น ตัวอย่างเช่นเมื่ออินพุตเป็นแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นเอาต์พุตอาจแสดงโพลาไรซ์รูปไข่หรือการหมุน 90 °ของทิศทางโพลาไรเซชันเชิงเส้น เมื่อรวมกับสัญญาณไดรฟ์แบบสุ่มสามารถทำได้ การมอดูเลตแอมพลิจูดมักจะเสร็จสมบูรณ์เมื่อรวมกับเซลล์แท่งและโพลาไรเซอร์ซึ่งมีผลต่อความเข้มของแสงที่ส่งโดยการเปลี่ยนสถานะโพลาไรเซชัน อีกเส้นทางทางเทคนิคคือการใช้เครื่องวัด mach-zehnder interferometer เพื่อแปลงการมอดูเลตเฟสเป็นการมอดูเลตแอมพลิจูด วิธีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเลนส์แบบบูรณาการเนื่องจากความได้เปรียบเสถียรภาพของเฟส

นอกจากนี้ยังสามารถใช้โมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกเป็นสวิตช์ออปติคัลเพื่อให้ได้การเลือกพัลส์หรือฟังก์ชั่นการถ่ายโอนข้อมูลโพรงเลเซอร์ผ่านการสลับอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิดริฟท์เป็นปัญหาที่ต้องให้ความสนใจในแอปพลิเคชันโมดูเลเตอร์ เอฟเฟกต์ความร้อนอาจทำให้จุดปฏิบัติการเปลี่ยนซึ่งจะต้องชดเชยด้วยการชดเชยแรงดันไฟฟ้าอคติอัตโนมัติหรือการใช้งานการออกแบบ athermal (เช่นเซลล์คู่หรือโครงสร้างคริสตัลสี่ตัว)

ตัวปรับไฟฟ้าออปติกสามารถแบ่งออกเป็นอุปกรณ์เรโซแนนท์และอุปกรณ์บรอดแบนด์ตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน อุปกรณ์เรโซแนนท์ใช้วงจร LC เพื่อให้ได้การมอดูเลตที่มีประสิทธิภาพที่ความถี่คงที่ แต่ความยืดหยุ่นของมันมี จำกัด อุปกรณ์บรอดแบนด์รองรับช่วงความถี่ที่กว้างและต้องการการเพิ่มประสิทธิภาพของการตอบสนองความถี่สูงผ่านเซลล์กระเป๋าขนาดเล็กหรือโครงสร้างคลื่นที่เดินทาง ตัวดัดแปลงคลื่นการเดินทางสามารถปรับการปรับได้อย่างมีประสิทธิภาพในแถบ Gigahertz โดยการจับคู่ความเร็วเฟสของคลื่นแสงและไมโครเวฟ Plasmon modulators เป็นประเภทที่เกิดขึ้นใหม่ใช้ plasmon polaritons พื้นผิว (SPPs) เพื่อให้ได้การทำงานความเร็วสูงและพลังงานต่ำแสดงศักยภาพที่ไม่ซ้ำกัน เมื่อเลือกโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกต้องพิจารณาแอตทริบิวต์คีย์หลายรายการอย่างครอบคลุม: ขนาดรูรับแสงจะต้องตรงกับความต้องการพลังงานสูงคุณภาพคริสตัลและเรขาคณิตอิเล็กโทรดส่งผลกระทบต่อความสม่ำเสมอของการมอดูเลต ผลกระทบที่ไม่เชิงเส้นและการกระจายต้องสังเกตในแอพพลิเคชั่นพัลส์ ultrashort; ความสามารถในการบำรุงรักษาโพลาไรเซชัน, ผลกระทบข้ามของเฟสและการปรับแอมพลิจูดและการสั่นสะเทือนเชิงกลที่เกิดจากผลกระทบ piezoelectric จะต้องได้รับการประเมินด้วย

นอกจากนี้การจัดการความร้อนคุณภาพฟิล์มต่อต้านการสะท้อนและการออกแบบเส้นทางด้วยแสงมีความสำคัญต่อการสูญเสียการแทรกและความมั่นคงในระยะยาว การจับคู่ของไดรเวอร์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีความสำคัญและจำเป็นต้องได้รับการออกแบบตามข้อกำหนดด้านความจุโมดูเลเตอร์และข้อกำหนดแรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ ขอแนะนำให้ซื้อจากซัพพลายเออร์รายเดียวกันกับโมดูเลเตอร์เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้ ตัวปรับไฟฟ้าออปติกมีแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายรวมถึงการมอดูเลตพลังงานเลเซอร์ (เช่นการสื่อสารด้วยแสงความเร็วสูงและการพิมพ์ด้วยเลเซอร์), การรักษาเสถียรภาพความถี่ความถี่เลเซอร์ (เช่นวิธีปอนด์-เดอร์เดอร์-ฮอลล์) การตอบสนองที่รวดเร็วและลักษณะความแม่นยำสูงทำให้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในเทคโนโลยีโทนิคสมัยใหม่ ด้วยความก้าวหน้าของวัสดุและเทคโนโลยีการบูรณาการในอนาคตตัวดัดแปลงไฟฟ้าออปติกจะมีบทบาทสำคัญในการใช้งานที่ทันสมัยมากขึ้น