Electro-Sehmodulator (EOM) ist ein optisches Gerät, in dem ein signalgesteuertes Element, das Electro-Sehwirkung zeigt, verwendet wird, um einen Lichtstrahl abzustimmen. Die Modulation kann der Phase, der Frequenz, dem Umfang oder der Polarisation des abgestimmten Balkens auferlegt werden. Modulationsbandbreite, die sich in die Gigahertz-Reihe ausstreckt, ist mit dem Gebrauch von laserkontrollierten Modulatoren möglich.

Allgemein wird ein nichtlineares optisches Material (haben organische Polymer die schnellsten Ansprechraten, und sind so für diese Anwendung am besten), mit einem Ereignis statische oder niedrige Frequenz optisches Feld eine Modulation seines Brechungsindexes sehen.

Bestimmte Materialien ändern ihre optischen Eigenschaften, wenn unterworfen, einem elektrischen Feld. Das wird durch Kräfte verursacht, die die Positionen, Orientierungen oder Gestalt der Moleküle verdrehen, die das Material einsetzen. Die Electro-Sehwirkung ist die Änderung im Brechungsindex, der sich aus Anwendungen eines dc oder niederfrequenten elektrischen Feldes ergibt.

Typen von EOMs

Phase-Modulation

Die einfachste Art von EOM besteht aus einem Kristall, wie Lithium niobate, dessen Brechungsindex eine Funktion der Kraft des lokalen elektrischen Feldes ist. Das bedeutet, dass, wenn Lithium niobate zu einem elektrischen Feld ausgestellt wird, Licht langsamer dadurch reisen wird. Aber die Phase des Lichtes, den Kristall verlassend, ist zur Zeitdauer direkt proportional es hat dieses Licht gebracht, um es durchzuführen. Deshalb kann die Phase des Laserlichtes, das über einen EOM herrscht, durch das Ändern des elektrischen Feldes im Kristall kontrolliert werden.

Bemerken Sie, dass das elektrische Feld durch das Stellen eines parallelen Teller-Kondensators über den Kristall geschaffen werden kann. Da das Feld innerhalb eines parallelen Teller-Kondensators geradlinig vom Potenzial abhängt, hängt der Index der Brechung geradlinig vom Feld ab (für Kristalle, wo Wirkung von Pockels vorherrscht), und die Phase geradlinig vom Index der Brechung abhängt, muss die Phase-Modulation geradlinig vom auf den EOM angewandten Potenzial abhängen.

Die Stromspannung, die erforderlich ist, für eine Phase-Änderung von π zu veranlassen, wird die Halbwelle-Stromspannung (Vπ) genannt. Für eine Zelle von Pockels sind es gewöhnlich Hunderte oder sogar Tausende von Volt, so dass ein Hochspannungsverstärker erforderlich ist. Passende elektronische Stromkreise können solche großen Stromspannungen innerhalb von ein paar Nanosekunden schalten, den Gebrauch von EOMs als schnelle optische Schalter erlaubend.

Flüssige Kristallgeräte sind electro-optische Phase-Modulatoren, wenn keine polarizers verwendet werden.

Umfang-Modulation

Eine Phase, die EOM abstimmt, kann auch als ein Umfang-Modulator durch das Verwenden eines Machs-Zehnder interferometer verwendet werden. Ein Balken splitter teilt das Laserlicht in zwei Pfade, von denen einer einen Phase-Modulator, wie beschrieben, oben hat. Die Balken werden dann wiederverbunden. Das Ändern des elektrischen Feldes auf dem Phase-Modulieren-Pfad wird dann bestimmen, ob sich die zwei Balken konstruktiv oder zerstörend an der Produktion einmischen, und dadurch den Umfang oder die Intensität des abgehenden Lichtes kontrollieren. Dieses Gerät wird einen Modulator des Machs-Zehnder genannt.

Eine sehr allgemeine Anwendung von EOMs ist, um Seitenfrequenzbänder in einem monochromatischen Laserbalken zu schaffen. Um zu sehen, wie das zuerst arbeitet, stellen Sie sich vor, dass die Kraft eines Laserbalkens mit der Frequenz, die in den EOM eingeht, durch gegeben wird

Nehmen Sie jetzt an, dass wir eine sinusförmig unterschiedliche potenzielle Stromspannung auf den EOM mit der Frequenz und dem kleinen Umfang anwenden. Das fügt eine zeitabhängige Phase zum obengenannten Ausdruck, hinzu

Seitdem ist klein, wir können die Vergrößerung von Taylor für den Exponential-verwenden

zu dem wir uns an eine einfache Identität wegen des Sinus, wenden

Dieser Ausdruck, den wir interpretieren, um zu bedeuten, dass wir die ursprüngliche Transportunternehmen-Frequenz plus zwei kleine Seitenfrequenzbänder, ein an und ein anderer daran haben. Bemerken Sie jedoch, dass wir nur den ersten Begriff in der Vergrößerung von Taylor gebraucht haben - in Wahrheit gibt es eine unendliche Zahl von Seitenfrequenzbändern. Es gibt ein nützliches Identitätsbeteiligen Funktionen von Bessel

der die Umfänge aller Seitenfrequenzbänder gibt. Bemerken Sie, dass, wenn man den Umfang statt der Phase abstimmt, man nur den ersten Satz von Seitenfrequenzbändern, bekommt

Polarisationsmodulation

Abhängig vom Typ und der Orientierung des nichtlinearen Kristalls, und auf der Richtung des angewandten elektrischen Feldes kann die Phase-Verzögerung von der Polarisationsrichtung abhängen. Eine Pockels Zelle kann so als ein spannungsgesteuerter waveplate gesehen werden, und sie kann verwendet werden, für den Polarisationsstaat abzustimmen. Für eine geradlinige Eingangspolarisation (häufig orientiert an 45 ° zu den Kristalläxten) wird die Produktionspolarisation im Allgemeinen, aber nicht einfach ein geradliniger Polarisationsstaat mit einer rotieren gelassenen Richtung elliptisch sein.

Siehe auch

• Wirkung von Pockels
• Acousto-Sehmodulator
• Phase-Modulation
• Dielektrischer Radioempfänger

Links

• AdvR - Forschung und EO kundenspezifische Phase und Umfang-Modulatoren
• Enzyklopädie der Laserphysik und Technologie