Modulatore ottico, utilizzato per controllare l'intensità della luce, classificazione di elettro-ottico, termo-ottico, acusto-ottico, completamente ottico, teoria di base dell'effetto elettro-ottico.
Il modulatore ottico è uno dei dispositivi ottici integrati più importanti nelle comunicazioni ottiche ad alta velocità e a corto raggio. I modulatori di luce, in base al loro principio di modulazione, possono essere suddivisi in elettro-ottici, termo-ottici, acusto-ottici, completamente ottici, ecc., e si basano su una varietà di diverse forme di effetto elettro-ottico, effetto acusto-ottico, effetto magneto-ottico, effetto Franz-Keldysh, effetto Stark a pozzo quantico ed effetto di dispersione dei portatori.
ILmodulatore elettro-otticoÈ un dispositivo che regola l'indice di rifrazione, l'assorbività, l'ampiezza o la fase della luce in uscita mediante la variazione di tensione o campo elettrico. È superiore ad altri tipi di modulatori in termini di perdite, consumo energetico, velocità e integrazione, ed è anche il modulatore più utilizzato attualmente. Nei processi di trasmissione e ricezione ottica, il modulatore ottico viene utilizzato per controllare l'intensità della luce e il suo ruolo è molto importante.
Lo scopo della modulazione della luce è quello di trasformare il segnale desiderato o le informazioni trasmesse, ad esempio eliminando il segnale di fondo, il rumore e le interferenze, in modo da facilitarne l'elaborazione, la trasmissione e il rilevamento.
I tipi di modulazione possono essere suddivisi in due grandi categorie a seconda di dove le informazioni vengono caricate sull'onda luminosa:
Una possibilità è quella di utilizzare la potenza della sorgente luminosa modulata dal segnale elettrico; l'altra è quella di modulare direttamente la trasmissione.
La prima è utilizzata principalmente per le comunicazioni ottiche, mentre la seconda è utilizzata principalmente per il rilevamento ottico. In breve: modulazione interna e modulazione esterna.
In base al metodo di modulazione, il tipo di modulazione è:
1) Modulazione dell'intensità;
3) Modulazione della polarizzazione;
4) Modulazione di frequenza e lunghezza d'onda.
1.1, modulazione dell'intensità
La modulazione dell'intensità luminosa consiste nell'utilizzare l'intensità della luce come oggetto di modulazione, impiegando fattori esterni per convertire il segnale luminoso in corrente continua (CC) o a variazione lenta in un segnale luminoso a variazione di frequenza più rapida, in modo che un amplificatore di selezione della frequenza CA possa amplificarlo e quindi misurare continuamente il valore risultante.
1.2, modulazione di fase
Il principio che consiste nell'utilizzare fattori esterni per modificare la fase delle onde luminose e misurare grandezze fisiche rilevando le variazioni di fase è chiamato modulazione di fase ottica.
La fase dell'onda luminosa è determinata dalla lunghezza fisica del percorso di propagazione della luce, dall'indice di rifrazione del mezzo di propagazione e dalla sua distribuzione; in altre parole, la variazione di fase dell'onda luminosa può essere generata modificando i parametri sopra menzionati per ottenere la modulazione di fase.
Poiché il fotorivelatore generalmente non è in grado di percepire la variazione di fase dell'onda luminosa, è necessario utilizzare la tecnologia di interferenza della luce per trasformare la variazione di fase in una variazione di intensità luminosa, al fine di realizzare il rilevamento di grandezze fisiche esterne. Pertanto, la modulazione di fase ottica dovrebbe includere due parti: la prima è il meccanismo fisico di generazione della variazione di fase dell'onda luminosa; la seconda è l'interferenza della luce.
1.3. Modulazione della polarizzazione
Il modo più semplice per ottenere la modulazione della luce è ruotare due polarizzatori l'uno rispetto all'altro. Secondo il teorema di Malus, l'intensità luminosa in uscita è I=I0cos2α
Dove: I0 rappresenta l'intensità luminosa trasmessa dai due polarizzatori quando il piano principale è coincidente; Alpha rappresenta l'angolo tra i piani principali dei due polarizzatori.
1.4 Modulazione di frequenza e lunghezza d'onda
Il principio di utilizzare fattori esterni per modificare la frequenza o la lunghezza d'onda della luce e di misurare grandezze fisiche esterne rilevando le variazioni di frequenza o lunghezza d'onda della luce è detto modulazione di frequenza e lunghezza d'onda della luce.
Data di pubblicazione: 1 agosto 2023