Краткое введение в технологию лазерной модуляции

Краткое введение в лазермодулятортехнология
Лазер – это высокочастотная электромагнитная волна, которая благодаря своей хорошей когерентности, подобно традиционным электромагнитным волнам (например, используемым в радио и телевидении), может использоваться в качестве несущей волны для передачи информации. Процесс ввода информации в лазер называется модуляцией, а устройство, осуществляющее этот процесс, – модулятором. При этом лазер выступает в роли несущей волны, а низкочастотный сигнал, передающий информацию, называется модулированным сигналом.
Модуляция лазера обычно делится на внутреннюю модуляцию и внешнюю модуляцию двумя способами. Внутренняя модуляция: относится к модуляции в процессе генерации лазера, то есть путем модуляции сигнала для изменения параметров генерации лазера, тем самым влияя на выходные характеристики лазера. Существует два способа внутренней модуляции: 1. Непосредственное управление источником накачки лазера для регулировки интенсивности выходного излучения лазера. Используя сигнал для управления источником питания лазера, можно управлять выходной мощностью лазера. 2. Элементы модуляции помещаются в резонатор, и физические характеристики этих элементов модуляции управляются сигналом, а затем параметры резонатора изменяются для достижения модуляции выходного излучения лазера. Преимущество внутренней модуляции заключается в высокой эффективности модуляции, но недостаток заключается в том, что, поскольку модулятор находится в резонаторе, это увеличит потери в резонаторе, уменьшит выходную мощность, а полоса пропускания модулятора также будет ограничена полосой пропускания резонатора. Внешняя модуляция: означает, что после формирования лазера модулятор помещается на оптический путь вне лазера, и физические характеристики модулятора изменяются вместе с модулированным сигналом. При прохождении лазера через модулятор происходит модуляция определённого параметра световой волны. Преимущества внешней модуляции заключаются в том, что выходная мощность лазера не изменяется, а полоса пропускания контроллера не ограничивается полосой пропускания резонатора. Недостатком является низкая эффективность модуляции.
Лазерную модуляцию можно разделить на амплитудную модуляцию, частотную модуляцию, фазовую модуляцию и модуляцию интенсивности в соответствии с ее модуляционными свойствами. 1. Амплитудная модуляция: амплитудная модуляция — это колебание, при котором амплитуда несущей изменяется в соответствии с законом модулированного сигнала. 2. Частотная модуляция: модуляция сигнала для изменения частоты лазерных колебаний. 3. Фазовая модуляция: модуляция сигнала для изменения фазы лазерных колебаний.

Электрооптический модулятор интенсивности
Принцип электрооптической модуляции интенсивности заключается в реализации модуляции интенсивности по принципу интерференции поляризованного света с использованием электрооптического эффекта кристалла. Электрооптический эффект кристалла заключается в изменении показателя преломления кристалла под действием внешнего электрического поля, что приводит к возникновению разности фаз между светом, проходящим через кристалл в разных направлениях поляризации, и, следовательно, к изменению состояния поляризации света.

Электрооптический фазовый модулятор
Принцип электрооптической фазовой модуляции: фазовый угол лазерной генерации изменяется по правилу модулирующего сигнала.

Помимо вышеупомянутых электрооптической модуляции интенсивности и электрооптической фазовой модуляции существует много видов лазерных модуляторов, таких как поперечный электрооптический модулятор, электрооптический модулятор бегущей волны, электрооптический модулятор Керра, акустооптический модулятор, магнитооптический модулятор, интерференционный модулятор и пространственный модулятор света.