Optische modulatorGebruikt om de lichtintensiteit te regelen, classificatie van elektro-optische, thermo-optische, akoestisch-optische en volledig optische systemen, basistheorie van het elektro-optische effect.
Een optische modulator is een van de belangrijkste geïntegreerde optische apparaten in snelle optische communicatie over korte afstanden. Lichtmodulatoren kunnen, afhankelijk van hun modulatieprincipe, worden onderverdeeld in elektro-optische, thermo-optische, akoestisch-optische en volledig optische modulatoren. Deze zijn gebaseerd op verschillende theoretische principes, zoals het elektro-optische effect, het akoestisch-optische effect, het magneto-optische effect, het Franz-Keldysh-effect, het Stark-effect in kwantumputten en het dispersie-effect van ladingsdragers.
Deelektro-optische modulatorEen optische modulator is een apparaat dat de brekingsindex, absorptiecoëfficiënt, amplitude of fase van het uitgaande licht regelt door middel van een verandering in spanning of elektrisch veld. Het is superieur aan andere typen modulatoren wat betreft verlies, stroomverbruik, snelheid en integratie, en is momenteel ook de meest gebruikte modulator. Bij optische transmissie, verzending en ontvangst wordt de optische modulator gebruikt om de lichtintensiteit te regelen, en speelt daarbij een zeer belangrijke rol.
Het doel van lichtmodulatie is het transformeren van het gewenste signaal of de verzonden informatie, inclusief het elimineren van achtergrondsignalen, ruis en interferentie, zodat het gemakkelijker te verwerken, verzenden en detecteren is.
Modulatietypen kunnen worden onderverdeeld in twee brede categorieën, afhankelijk van waar de informatie op de lichtgolf wordt geladen:
De ene methode betreft de aandrijfkracht van de lichtbron, gemoduleerd door het elektrische signaal; de andere methode is het rechtstreeks moduleren van de uitzending.
De eerste wordt voornamelijk gebruikt voor optische communicatie, en de tweede voornamelijk voor optische detectie. Kort gezegd: interne modulatie en externe modulatie.
Afhankelijk van de modulatiemethode is het modulatietype:
2) Fasemodulatie;
3) Polarisatiemodulatie;
4) Frequentie- en golflengtemodulatie.
1.1, intensiteitsmodulatie
Bij lichtintensiteitsmodulatie wordt de lichtintensiteit als modulatieobject gebruikt. Externe factoren worden ingezet om de gelijkstroom (DC) of langzame verandering van het lichtsignaal om te zetten in een snellere frequentieverandering van het lichtsignaal. Dit signaal kan vervolgens door een wisselstroomversterker worden versterkt, waarna de te meten hoeveelheid continu wordt uitgestuurd.
1.2, fasemodulatie
Het principe waarbij externe factoren worden gebruikt om de fase van lichtgolven te veranderen en fysische grootheden te meten door faseveranderingen te detecteren, wordt optische fasemodulatie genoemd.
De fase van de lichtgolf wordt bepaald door de fysieke lengte van de lichtvoortplanting, de brekingsindex van het voortplantingsmedium en de verdeling daarvan. Met andere woorden, de fase van de lichtgolf kan worden veranderd door deze parameters aan te passen om fasemodulatie te bereiken.
Omdat een lichtdetector doorgaans geen faseverandering van een lichtgolf kan waarnemen, moeten we interferentietechnologie gebruiken om de faseverandering om te zetten in een verandering van de lichtintensiteit, om zo externe fysische grootheden te kunnen detecteren. Optische fasemodulatie bestaat daarom uit twee onderdelen: ten eerste het fysische mechanisme voor het genereren van de faseverandering van de lichtgolf, en ten tweede de interferentie van licht.
1.3. Polarisatiemodulatie
De eenvoudigste manier om lichtmodulatie te bereiken is door twee polarisatoren ten opzichte van elkaar te roteren. Volgens de stelling van Malus is de uitgaande lichtintensiteit I = I0cos2α.
Waarbij: I0 de lichtintensiteit voorstelt die door de twee polarisatoren wordt doorgelaten wanneer het hoofdplan consistent is; Alpha de hoek tussen de hoofdplannen van de twee polarisatoren voorstelt.
1.4 Frequentie- en golflengtemodulatie
Het principe waarbij externe factoren worden gebruikt om de frequentie of golflengte van licht te veranderen en externe fysische grootheden worden gemeten door veranderingen in de frequentie of golflengte van licht te detecteren, wordt frequentie- en golflengtemodulatie van licht genoemd.
Geplaatst op: 1 augustus 2023