電光調製器

電光調製器是利用某些電光晶體，如鈮酸鋰晶體(LiNb03)、砷化稼晶體(GaAs)和鉭酸鋰晶體(LiTa03)的電光效應製成的調製器。電光效應即當把電壓加到電光晶體上時，電光晶體的折射率將發生變化，結果引起通過該晶體的光波特性的變化，實現對光信號的相位、幅度、強度以及偏振狀態的調製.

基本介紹

• 中文名：光電調製器
• 外文名：EOM（Electro-Optic Modulator）
• 主要參數：調製強度，功率衰減，頻寬
• 主要材料：鈮酸鋰，砷化稼，鉭酸鋰

原理

電光調製器的基礎是電光效應。根據電光晶體的折射率變化量和外加電場強度的關係，電光效應可分為線性電光效應(泡克耳斯效應)和二次電光效應(克爾效應)。因為線性電光效應比二次電光效應的作用效果明顯，因此實際中多用線性電光調製器對光波進行調製。線性電光調製器可分為縱向的和橫向的。在縱向的調製器中，電場平行於光的傳播方向，而橫向調製器的電場則垂直於光傳播的方向。

套用

電光調製器有很多用途。相位調製器可用於相干光纖通信系統，在密集波分復用光纖系統中用於產生多光頻的梳形發生器，也能用作雷射束的電光移頻器。

電光調製器有良好的特性，可用於光纖有線電視（CATV）系統、無線通信系統中基站與中繼站之間的光鏈路和其他的光纖模擬系統。

電光調製器除了用於上述的系統中用於產生高重複頻率、極窄的光脈衝或光孤子（Soliton），在先進雷達的欺騙系統中用作為光子寬頻微波移相器和移頻器，在微波相控陣雷達中用作光子時間延遲器，用於光波元件分析儀，測量微弱的微波電場等。

類型

M-Z干涉儀式調製器

M-Z干涉儀式調製器結構如圖所示。輸入光波經過一段光路後在一個Y分支處被分成相等的兩束，分別通過兩光波導傳輸，光波導是由電光材料製成的，其折射率隨外加電壓的大小而變化，從而使兩束光信號到達第2個Y分支處產生相位差。若兩束光的光程差是波長的整數倍，兩束光相干加強；若兩束光的光程差是波長的1/2，兩束光相干抵消，調製器輸出很小.因此通過控制電壓就能對光信號進行調製。

定向耦合式調製器

如圖所示，定向耦合式調製器是由平行且距離很小的兩個光波導組成，其中一個波導的光能耦合到另一個波導內，電極電場的作用是改變波導的傳播特性和促進兩波導間的橫向光耦合。在光的一個耦合周期內，當電極上無電壓時，一個波導內傳輸的光將完全耦合到另一個波導輸出；當電極上有電壓時，進入一個波導內的光，耦合後將完全再返回到原波導中傳播和輸出.因此光信號就受到了控制電壓的調製。

F-P型調製器

F-P型調製器結構如圖所示。它是利用兩端面的反射來形成F-P腔，光波在F-P腔中的相位延遲隨波導電極上所加電壓引起的折射率的變化而變化，輸出光強也作相應的變化，從而實現對入射光信號的調製。

與其他結構形式的調製器(M-Z干涉儀式調製器、定向耦合式調製器等)相比，F-P型調製器具有調製靈敏度高的特點，因此在光感測，光通信等方面有重要用途。

Si基光調製器

Si基光調製器是藉助於Si晶體的電光效應而實現調製的。對於Si這樣的材料來說，由於晶體的對稱性，非線性電光普克爾效應發生在未應變的純Si中，在半導體材料中，增大電光相互作用的最好方法：一種是熱光效應;另一種是載流子注入。右圖為載流子注入的示意圖。

雙輸出電光強度調製器

雙輸出電光強度調製器的結構如圖5所示，這種調製器一般採用M-Z型結構，其調製原理與M-Z干涉儀電光調製器相似，只是將M-Z干涉儀的第2個Y形分支換成一個3dB耦合器，從而使該調製器具有兩個光輸出口，由於每個輸出口具有50%的光輸出，可以使用一個輸出對信號進行監測，從而進一步改善載噪比。這種調製器在模擬光纖（CATV）和纖維光學感測器中得到了廣泛的套用。

截止式調製器

截止式調製器的結構如圖6所示.這種調製器當不加電壓時，波導恰好處於最低階模的截止點，而當加上調製電壓時，調製電場通過電光效應使波導折射率增加，導致最低階模高於截止點而使光導通，從而實現對光波的調製。

薄膜調製器

隨著薄膜技術的發展，特別是可選薄膜材料的增多，薄膜調製器技術倍受關注.E/O有機聚合物高速調製器的研究始於1990年，由於有機聚合物材料相對於無機材料具有許多優點，因此發展十分迅速，有望製成超高速調製器。