Breve introduzione alla tecnologia dei modulatori laser

Breve introduzione al lasermodulatoretecnologia
Il laser è un'onda elettromagnetica ad alta frequenza che, grazie alla sua buona coerenza, funge da onda portante per trasmettere informazioni, proprio come le onde elettromagnetiche tradizionali (come quelle utilizzate in radio e televisione). Il processo di caricamento delle informazioni sul laser è chiamato modulazione e il dispositivo che esegue questo processo è chiamato modulatore. In questo processo, il laser funge da portante, mentre il segnale a bassa frequenza che trasmette le informazioni è chiamato segnale modulato.
La modulazione laser è solitamente suddivisa in modulazione interna e modulazione esterna. Modulazione interna: si riferisce alla modulazione nel processo di oscillazione laser, ovvero modulando il segnale per modificare i parametri di oscillazione del laser, influenzando così le caratteristiche di uscita del laser. Esistono due modi per la modulazione interna: 1. Controllo diretto dell'alimentazione di pompaggio del laser per regolare l'intensità dell'uscita laser. Utilizzando il segnale per controllare l'alimentazione del laser, la potenza di uscita del laser può essere controllata dal segnale. 2. Gli elementi di modulazione sono posizionati nel risonatore e le caratteristiche fisiche di questi elementi di modulazione sono controllate dal segnale, quindi i parametri del risonatore vengono modificati per ottenere la modulazione dell'uscita laser. Il vantaggio della modulazione interna è l'elevata efficienza di modulazione, ma lo svantaggio è che, poiché il modulatore è posizionato nella cavità, aumenterà le perdite nella cavità, ridurrà la potenza di uscita e la larghezza di banda del modulatore sarà limitata dalla banda passante del risonatore. Modulazione esterna: significa che, dopo la formazione del laser, il modulatore viene posizionato sul percorso ottico esterno al laser e le caratteristiche fisiche del modulatore vengono modificate con il segnale modulato. Quando il laser attraversa il modulatore, un determinato parametro dell'onda luminosa viene modulato. I vantaggi della modulazione esterna sono che la potenza di uscita del laser non viene influenzata e la larghezza di banda del controller non è limitata dalla banda passante del risonatore. Lo svantaggio è la bassa efficienza di modulazione.
La modulazione laser può essere suddivisa in modulazione di ampiezza, modulazione di frequenza, modulazione di fase e modulazione di intensità in base alle sue proprietà di modulazione. 1, modulazione di ampiezza: la modulazione di ampiezza è l'oscillazione in cui l'ampiezza della portante cambia con la legge del segnale modulato. 2, modulazione di frequenza: per modulare il segnale per cambiare la frequenza di oscillazione laser. 3, modulazione di fase: per modulare il segnale per cambiare la fase dell'oscillazione laser.

Modulatore di intensità elettro-ottico
Il principio della modulazione elettro-ottica dell'intensità luminosa consiste nel realizzare la modulazione dell'intensità luminosa secondo il principio di interferenza della luce polarizzata, sfruttando l'effetto elettro-ottico del cristallo. L'effetto elettro-ottico del cristallo si riferisce al fenomeno per cui l'indice di rifrazione del cristallo varia sotto l'azione del campo elettrico esterno, determinando una differenza di fase tra la luce che attraversa il cristallo in diverse direzioni di polarizzazione, con conseguente variazione dello stato di polarizzazione della luce.

Modulatore di fase elettro-ottico
Principio di modulazione di fase elettro-ottica: l'angolo di fase dell'oscillazione laser viene modificato dalla regola del segnale modulante.

Oltre alla modulazione di intensità elettro-ottica e alla modulazione di fase elettro-ottica sopra menzionate, esistono molti tipi di modulatori laser, come il modulatore elettro-ottico trasversale, il modulatore elettro-ottico a onda progressiva, il modulatore elettro-ottico di Kerr, il modulatore acusto-ottico, il modulatore magneto-ottico, il modulatore di interferenza e il modulatore di luce spaziale.