Korte introductie van lasermodulatortechnologie

Korte introductie van de lasermodulatortechnologie
Laserstraling is een hoogfrequente elektromagnetische golf die, vanwege de goede coherentie, net als traditionele elektromagnetische golven (zoals die gebruikt worden in radio en televisie), als draaggolf kan dienen om informatie te verzenden. Het proces waarbij informatie op de laser wordt geladen, wordt modulatie genoemd, en het apparaat dat dit proces uitvoert, heet een modulator. In dit proces fungeert de laser als draaggolf, terwijl het laagfrequente signaal dat de informatie verzendt het gemoduleerde signaal wordt genoemd.
Lasermodulatie wordt doorgaans onderverdeeld in interne en externe modulatie. Interne modulatie verwijst naar modulatie tijdens de laseroscillatie, dat wil zeggen, het moduleren van het signaal om de oscillatieparameters van de laser te veranderen en zo de uitgangskarakteristieken van de laser te beïnvloeden. Er zijn twee manieren van interne modulatie: 1. Directe aansturing van de pompvoeding van de laser om de intensiteit van de laseruitgang aan te passen. Door het laservermogen via een signaal te regelen, kan de laseruitgangssterkte via het signaal worden geregeld. 2. De modulatie-elementen worden in de resonator geplaatst en de fysieke eigenschappen van deze modulatie-elementen worden via een signaal aangestuurd, waarna de parameters van de resonator worden gewijzigd om de laseruitgang te moduleren. Het voordeel van interne modulatie is de hoge modulatie-efficiëntie, maar het nadeel is dat de modulator zich in de resonator bevindt, waardoor het verlies in de resonator toeneemt en het uitgangsvermogen afneemt. Bovendien wordt de bandbreedte van de modulator beperkt door de doorlaatband van de resonator. Externe modulatie: dit houdt in dat na de vorming van de laser een modulator in het optische pad buiten de laser wordt geplaatst. De fysieke eigenschappen van de modulator worden aangepast door het gemoduleerde signaal, waardoor een bepaalde parameter van de lichtgolf wordt gemoduleerd wanneer de laser door de modulator gaat. De voordelen van externe modulatie zijn dat het uitgangsvermogen van de laser niet wordt beïnvloed en dat de bandbreedte van de controller niet wordt beperkt door de doorlaatband van de resonator. Het nadeel is de lage modulatie-efficiëntie.
Lasermodulatie kan, afhankelijk van de modulatie-eigenschappen, worden onderverdeeld in amplitudemodulatie, frequentiemodulatie, fasemodulatie en intensiteitsmodulatie. 1. Amplitudemodulatie: bij amplitudemodulatie verandert de amplitude van de draaggolf volgens een bepaald patroon in het gemoduleerde signaal. 2. Frequentiemodulatie: hierbij wordt het signaal gemoduleerd om de frequentie van de laseroscillatie te veranderen. 3. Fasemodulatie: hierbij wordt het signaal gemoduleerd om de fase van de laseroscillatie te veranderen.

Elektro-optische intensiteitsmodulator
Het principe van elektro-optische intensiteitsmodulatie is het realiseren van intensiteitsmodulatie op basis van het interferentieprincipe van gepolariseerd licht door gebruik te maken van het elektro-optische effect van een kristal. Het elektro-optische effect van een kristal verwijst naar het fenomeen waarbij de brekingsindex van het kristal verandert onder invloed van een extern elektrisch veld. Dit resulteert in een faseverschil tussen licht dat door het kristal gaat in verschillende polarisatierichtingen, waardoor de polarisatietoestand van het licht verandert.

Elektro-optische fasemodulator
Elektro-optisch fasemodulatieprincipe: de fasehoek van de laseroscillatie wordt gewijzigd door de regel van het modulerende signaal.

Naast de bovengenoemde elektro-optische intensiteitsmodulatie en elektro-optische fasemodulatie bestaan ​​er vele soorten lasermodulatoren, zoals de transversale elektro-optische modulator, de elektro-optische lopende golfmodulator, de Kerr elektro-optische modulator, de akoestisch-optische modulator, de magneto-optische modulator, de interferentiemodulator en de ruimtelijke lichtmodulator.