Stručný úvod do technológie laserových modulátorov

Stručný úvod do laserumodulátortechnológia
Laser je vysokofrekvenčná elektromagnetická vlna, ktorá vďaka svojej dobrej koherencii, podobne ako tradičné elektromagnetické vlny (používané v rádiu a televízii), slúži ako nosná vlna na prenos informácií. Proces nahrávania informácií do laseru sa nazýva modulácia a zariadenie, ktoré tento proces vykonáva, sa nazýva modulátor. V tomto procese laser funguje ako nosič, zatiaľ čo nízkofrekvenčný signál, ktorý prenáša informácie, sa nazýva modulovaný signál.
Laserová modulácia sa zvyčajne delí na internú moduláciu a externú moduláciu dvoma spôsobmi. Interná modulácia: označuje moduláciu v procese laserového kmitania, teda moduláciu signálu za účelom zmeny parametrov oscilácie lasera, čím sa ovplyvňujú výstupné charakteristiky lasera. Existujú dva spôsoby internej modulácie: 1. Priame riadenie čerpacieho napájania lasera na nastavenie intenzity laserového výstupu. Použitím signálu na riadenie laserového napájania je možné riadiť silu laserového výstupu signálom. 2. Modulačné prvky sú umiestnené v rezonátore a ich fyzikálne vlastnosti sú riadené signálom a potom sa menia parametre rezonátora, aby sa dosiahla modulácia laserového výstupu. Výhodou internej modulácie je vysoká účinnosť modulácie, ale nevýhodou je, že pretože modulátor je umiestnený v dutine, zvyšuje sa strata v dutine, znižuje sa výstupný výkon a šírka pásma modulátora je tiež obmedzená priepustným pásmom rezonátora. Externá modulácia: znamená, že po vytvorení laseru sa modulátor umiestni na optickú dráhu mimo laseru a fyzikálne vlastnosti modulátora sa menia s modulovaným signálom. Keď laser prechádza modulátorom, určitý parameter svetelnej vlny sa moduluje. Výhodou externej modulácie je, že výstupný výkon laseru nie je ovplyvnený a šírka pásma regulátora nie je obmedzená priepustným pásmom rezonátora. Nevýhodou je nízka účinnosť modulácie.
Laserová modulácia sa podľa modulačných vlastností delí na amplitúdovú moduláciu, frekvenčnú moduláciu, fázovú moduláciu a moduláciu intenzity. 1. Amplitúdová modulácia: Amplitúdová modulácia je oscilácia, pri ktorej sa amplitúda nosnej vlny mení podľa zákona modulovaného signálu. 2. Frekvenčná modulácia: Modulácia signálu na zmenu frekvencie laserového kmitania. 3. Fázová modulácia: Modulácia signálu na zmenu fázy laserového kmitania.

Elektrooptický modulátor intenzity
Princíp elektrooptickej modulácie intenzity spočíva v realizácii modulácie intenzity podľa interferenčného princípu polarizovaného svetla s využitím elektrooptického efektu kryštálu. Elektrooptický efekt kryštálu sa vzťahuje na jav, pri ktorom sa index lomu kryštálu mení pôsobením vonkajšieho elektrického poľa, čo vedie k fázovému rozdielu medzi svetlom prechádzajúcim kryštálom v rôznych polarizačných smeroch, čím sa mení polarizačný stav svetla.

Elektrooptický fázový modulátor
Princíp elektrooptickej fázovej modulácie: fázový uhol laserového kmitania sa mení podľa pravidla modulácie signálu.

Okrem vyššie uvedenej elektrooptickej modulácie intenzity a elektrooptickej fázovej modulácie existuje mnoho druhov laserových modulátorov, ako napríklad transverzálny elektrooptický modulátor, elektrooptický modulátor postupnej vlny, Kerrov elektrooptický modulátor, akusticko-optický modulátor, magnetooptický modulátor, interferenčný modulátor a priestorový modulátor svetla.