اصل اساسی مدولاتور نوری

مدولاتور نوری، مورد استفاده برای کنترل شدت نور، طبقه بندی الکترواپتیک، ترمواپتیک، آکوستواپتیک، تمام اپتیک ها، نظریه پایه اثر الکترواپتیک.
مدولاتور نوری یکی از مهمترین دستگاه‌های نوری مجتمع در ارتباطات نوری پرسرعت و کوتاه‌برد است. مدولاتور نور طبق اصل مدولاسیون خود، می‌تواند به الکترواپتیک، ترمواپتیک، آکوستواپتیک، تمام نوری و غیره تقسیم شود. آنها بر اساس نظریه اساسی، انواع مختلفی از اشکال اثر الکترواپتیک، اثر آکوستواپتیک، اثر مگنتواپتیکی، اثر فرانتس-کلدیش، اثر چاه کوانتومی استارک و اثر پراکندگی حامل را شامل می‌شوند.

مدولاتور الکترواپتیکیدستگاهی است که ضریب شکست، جذب، دامنه یا فاز نور خروجی را از طریق تغییر ولتاژ یا میدان الکتریکی تنظیم می‌کند. این مدولاتور از نظر تلفات، مصرف برق، سرعت و انتگرال‌گیری نسبت به سایر انواع مدولاتورها برتری دارد و همچنین پرکاربردترین مدولاتور در حال حاضر است. در فرآیند انتقال، ارسال و دریافت نوری، از مدولاتور نوری برای کنترل شدت نور استفاده می‌شود و نقش آن بسیار مهم است.

هدف از مدولاسیون نور، تبدیل سیگنال مورد نظر یا اطلاعات منتقل شده، از جمله «حذف سیگنال پس‌زمینه، حذف نویز و ضد تداخل» است، به طوری که پردازش، انتقال و تشخیص آن آسان شود.

انواع مدولاسیون را می‌توان بسته به محل بارگذاری اطلاعات روی موج نور، به دو دسته کلی تقسیم کرد:

یکی توان محرک منبع نور است که توسط سیگنال الکتریکی مدوله می‌شود؛ دیگری مدوله کردن مستقیم پخش است.

اولی عمدتاً برای ارتباطات نوری و دومی عمدتاً برای حسگری نوری استفاده می‌شود. به طور خلاصه: مدولاسیون داخلی و مدولاسیون خارجی.

بر اساس روش مدولاسیون، نوع مدولاسیون عبارت است از:

1) مدولاسیون شدت;

2) مدولاسیون فاز;

۳) مدولاسیون قطبش؛

۴) مدولاسیون فرکانس و طول موج.

۱.۱، مدولاسیون شدت

مدولاسیون شدت نور، شدت نور به عنوان هدف مدولاسیون است که با استفاده از عوامل خارجی، تغییر DC یا کند سیگنال نور را به تغییر فرکانس سریع‌تر سیگنال نور تبدیل می‌کند، به طوری که می‌توان از تقویت‌کننده انتخاب فرکانس AC برای تقویت استفاده کرد و سپس مقدار آن را به طور مداوم اندازه‌گیری کرد.

۱.۲، مدولاسیون فاز

اصل استفاده از عوامل خارجی برای تغییر فاز امواج نور و اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی با تشخیص تغییرات فاز، مدولاسیون فاز نوری نامیده می‌شود.

فاز موج نور با طول فیزیکی انتشار نور، ضریب شکست محیط انتشار و توزیع آن تعیین می‌شود، به عبارت دیگر، تغییر فاز موج نور را می‌توان با تغییر پارامترهای فوق برای دستیابی به مدولاسیون فاز ایجاد کرد.

از آنجا که آشکارساز نور عموماً نمی‌تواند تغییر فاز موج نور را درک کند، باید از فناوری تداخل نور برای تبدیل تغییر فاز به تغییر شدت نور استفاده کنیم تا بتوانیم کمیت‌های فیزیکی خارجی را تشخیص دهیم، بنابراین، مدولاسیون فاز نوری باید شامل دو بخش باشد: یکی مکانیسم فیزیکی ایجاد تغییر فاز موج نور؛ دوم تداخل نور.

۱.۳ مدولاسیون قطبش

ساده‌ترین راه برای دستیابی به مدولاسیون نور، چرخاندن دو قطبشگر نسبت به یکدیگر است. طبق قضیه مالوس، شدت نور خروجی برابر است با I=I0cos2α

که در آن: I0 نشان دهنده شدت نور عبوری از دو قطبشگر در حالتی است که صفحه اصلی ثابت باشد؛ آلفا نشان دهنده زاویه بین صفحات اصلی دو قطبشگر است.

۱.۴ مدولاسیون فرکانس و طول موج

اصل استفاده از عوامل خارجی برای تغییر فرکانس یا طول موج نور و اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی خارجی با تشخیص تغییرات در فرکانس یا طول موج نور، مدولاسیون فرکانس و طول موج نور نامیده می‌شود.