Що таке оптичний модулятор?

Що таке оптичний модулятор?

Оптичний модуляторчасто використовуються для маніпулювання властивостями світлових променів, таких як лазерні промені. Пристрій може маніпулювати властивостями променя, такими як оптична потужність або фаза. Модулятором за характером модульованого пучка називаютьмодулятор інтенсивності, фазовий модулятор, поляризаційний модулятор, просторовий оптичний модулятор тощо. Різні типи модуляторів можна використовувати в різних програмах, таких як волоконно-оптичний зв’язок, пристрої відображення, лазери з модуляцією добротності або синхронізованим режимом, а також оптичні вимірювання.

Тип оптичного модулятора

Існує кілька типів модуляторів:

1. Акустооптичний модулятор — модулятор, заснований на акустооптичному ефекті. Вони використовуються для перемикання або безперервного регулювання амплітуди лазерного променя, зміни частоти світла або зміни напрямку простору.

2. Theелектрооптичний модуляторвикористовує електрооптичний ефект у бульбашковій коробці Керса. Вони можуть модулювати стан поляризації, фазу чи потужність променя або використовуватися для виділення імпульсу, як зазначено в розділі про підсилювачі ультракоротких імпульсів.

3. Модулятор електричного поглинання — це модулятор інтенсивності, який використовується на передавачах даних у волоконно-оптичному зв’язку.

(4) Модулятори перешкод, такі як модулятори Маха-Цендера, зазвичай використовуються у фотонних інтегральних схемах для оптичної передачі даних.

5. Волоконно-оптичні модулятори можуть бути засновані на різних принципах. Це може бути справжній волоконно-оптичний пристрій або це може бути компонент корпусу, що містить волоконні кіски.

6. Рідкокристалічний модулятор підходить для застосування в обладнанні оптичного відображення або формувачі імпульсів. Їх також можна використовувати як просторові модулятори світла, тобто пропускання змінюється залежно від простору, що може використовуватися в пристроях відображення.

7. Модуляційний диск може періодично змінювати потужність променя, що використовується в деяких конкретних оптичних вимірюваннях (таких як використання синхронізованих підсилювачів).

8. Мікромеханічні модулятори (мікромеханічні системи, MEMS), такі як світлові клапани на основі кремнію та двовимірні матриці дзеркал, особливо важливі в проекційних дисплеях.

9. Об’ємні оптичні модулятори, такі як електрооптичні модулятори, можуть використовувати велику площу променя, а також можуть бути застосовані в ситуаціях високої потужності. Оптоволоконні модулятори, як правило, хвилевідні модулятори з волоконно-оптичними ланцюгами, легко інтегруються у волоконно-оптичні системи.

‌

Застосування оптичного модулятора

‌ Оптичні модулятори мають широкий спектр застосування в багатьох сферах ‌. Нижче наведено основні сфери застосування оптичних модуляторів і їх конкретні застосування:

1. Оптичний зв'язок: в системах оптичного зв'язку оптичні модулятори використовуються для модуляції амплітуди, частоти та фази оптичних сигналів з метою передачі інформації. Він зазвичай використовується на ключових етапах, таких як фотоелектричне перетворення, модуляція оптичного сигналу та демодуляція ‌. Електрооптичні модулятори особливо важливі у високошвидкісних системах оптичного зв'язку, які використовуються для перетворення електронних сигналів в оптичні сигнали та реалізації кодування та передачі даних. Модулюючи інтенсивність або фазу оптичного сигналу, можна реалізувати функції перемикання світла, регулювання швидкості модуляції та модуляції сигналу ‌

2. Оптичний датчик: оптичний модулятор може здійснювати вимірювання та моніторинг навколишнього середовища шляхом модуляції характеристик оптичного сигналу. Наприклад, шляхом модуляції фази або амплітуди світла можна реалізувати волоконно-оптичні гіроскопи, волоконно-оптичні датчики тиску тощо.

3. Оптичне зберігання та обробка: оптичні модулятори використовуються для оптичного зберігання та оптичної обробки. В оптичній пам’яті оптичні модулятори можна використовувати для запису та зчитування інформації в оптичні носії та з них. В оптичній обробці оптичний модулятор можна використовувати для формування, фільтрації, модуляції та демодуляції оптичних сигналів ‌

4. Оптичне зображення: оптичні модулятори можна використовувати для модуляції фази та амплітуди променя світла, тим самим змінюючи характеристики зображення в оптичному зображенні. Наприклад, модулятор світлового поля може реалізувати двовимірну фазову модуляцію для зміни фокусної відстані та глибини фокусування променя ‌

5. Контроль оптичного шуму: оптичний модулятор може контролювати інтенсивність і частоту світла, тим самим зменшуючи або пригнічуючи оптичний шум в оптичній системі. Його можна використовувати в оптичних підсилювачах, лазерах і волоконно-оптичних системах передачі для покращення співвідношення сигнал/шум і продуктивності системи ‌

6. Інші застосування: електрооптичні модулятори також використовуються в спектральному аналізі, радарних системах, медичній діагностиці та інших областях. У спектроскопії електрооптичний модулятор можна використовувати як компонент оптичного аналізатора спектру для спектрального аналізу та вимірювання. У радіолокаційній системі електрооптичний модулятор використовується для модуляції та демодуляції сигналу. У медичній діагностиці електрооптичні модулятори використовуються в оптичній візуалізації та терапії.