مدولاتور نوری چیست؟

مدولاتور نوری چیست؟

مدولاتور نوریاغلب برای دستکاری خواص پرتوهای نور مانند پرتوهای لیزر استفاده می شود. این دستگاه می تواند ویژگی های پرتو، مانند توان نوری یا فاز را دستکاری کند. مدولاتور با توجه به ماهیت تیر مدوله شده نامیده می شودتعدیل کننده شدت, مدولاتور فاز، مدولاتور پلاریزاسیون، مدولاتور نوری فضایی و غیره. انواع مختلفی از مدولاتورها را می توان در کاربردهای مختلف استفاده کرد، مانند ارتباطات فیبر نوری، دستگاه های نمایشگر، لیزرهای سوئیچ Q یا حالت قفل شده و اندازه گیری نوری.

نوع مدولاتور نوری

چند نوع مختلف مدولاتور وجود دارد:

1. مدولاتور آکوستو اپتیک یک مدولاتور مبتنی بر اثر آکوستو نوری است. آنها برای تغییر یا تنظیم مداوم دامنه پرتو لیزر، تغییر فرکانس نور یا تغییر جهت فضا استفاده می شوند.

2مدولاتور الکترواپتیکاز اثر الکترواپتیک در جعبه حباب Kerrs استفاده می کند. آنها می توانند حالت پلاریزاسیون، فاز یا توان پرتو را تعدیل کنند یا همانطور که در بخش تقویت کننده های پالس فوق کوتاه ذکر شد برای استخراج پالس استفاده شوند.

3. مدولاتور جذب الکتریکی یک تعدیل کننده شدت است که بر روی فرستنده داده در ارتباطات فیبر نوری استفاده می شود.

(4) مدولاتورهای تداخل، مانند مدولاتورهای Mach-Zehnder، معمولاً در مدارهای مجتمع فوتونیک برای انتقال داده های نوری استفاده می شوند.

5. تعدیل کننده های فیبر نوری را می توان بر اساس اصول مختلفی استوار کرد. این می تواند یک دستگاه فیبر نوری واقعی باشد، یا می تواند جزء بدنه حاوی پیگتیل های فیبر باشد.

6. مدولاتور کریستال مایع برای کاربرد در تجهیزات نمایش نوری یا شکل دهنده پالس مناسب است. آنها همچنین می توانند به عنوان تعدیل کننده های نور فضایی استفاده شوند، به این معنی که انتقال با فضا متفاوت است، که می تواند در دستگاه های نمایشگر استفاده شود.

7. دیسک مدولاسیون می تواند به صورت دوره ای قدرت پرتو را تغییر دهد که در برخی اندازه گیری های نوری خاص (مانند استفاده از تقویت کننده های قفل کننده) استفاده می شود.

8. تعدیل‌کننده‌های میکرومکانیکی (سیستم‌های میکرومکانیکی، MEMS) مانند شیرهای نور مبتنی بر سیلیکون و آرایه‌های آینه‌ای دوبعدی در نمایشگرهای پروجکشن اهمیت ویژه‌ای دارند.

9. مدولاتورهای نوری حجیم، مانند مدولاتورهای الکترواپتیکی، می توانند از یک منطقه پرتو بزرگ استفاده کنند و همچنین می توانند در موقعیت های با قدرت بالا اعمال شوند. تعدیل‌کننده‌های فیبر کوپل شده، معمولاً تعدیل‌کننده‌های موجبر با پیگتیل‌های فیبر، به راحتی در سیستم‌های فیبر نوری ادغام می‌شوند.

‌

کاربرد مدولاتور نوری

مدولاتورهای نوری کاربردهای گسترده ای در بسیاری از زمینه ها دارند. در زیر زمینه های اصلی کاربرد تعدیل کننده های نوری و کاربردهای خاص آنها آمده است:

1. ارتباط نوری: در سیستم های ارتباطی نوری از مدولاتورهای نوری برای تعدیل دامنه، فرکانس و فاز سیگنال های نوری به منظور انتقال اطلاعات استفاده می شود. معمولاً در مراحل کلیدی مانند تبدیل فوتوالکتریک، مدولاسیون سیگنال نوری و دمودولاسیون استفاده می شود. مدولاتورهای الکترواپتیک به ویژه در سیستم های ارتباطی نوری پرسرعت، که برای تبدیل سیگنال های الکترونیکی به سیگنال های نوری و رمزگذاری و انتقال داده ها استفاده می شوند، مهم هستند. با تعدیل شدت یا فاز سیگنال نوری می توان به عملکرد سوئیچینگ نور، کنترل نرخ مدولاسیون و مدولاسیون سیگنال پی برد.

2. سنجش نوری: مدولاتور نوری می تواند اندازه گیری و نظارت بر محیط را با تعدیل ویژگی های سیگنال نوری محقق کند. به عنوان مثال با تعدیل فاز یا دامنه نور می توان به ژیروسکوپ های فیبر نوری، سنسورهای فشار فیبر نوری و ... پی برد.

3. ذخیره سازی و پردازش نوری: تعدیل کننده های نوری برای ذخیره سازی نوری و کاربردهای پردازش نوری استفاده می شوند. در حافظه نوری می توان از مدولاتورهای نوری برای نوشتن و خواندن اطلاعات به داخل و خارج از رسانه های نوری استفاده کرد. در پردازش نوری، مدولاتور نوری را می توان برای شکل دهی، فیلتر کردن، مدولاسیون و دمودولاسیون سیگنال های نوری استفاده کرد.

4. تصویربرداری نوری: از مدولاتورهای نوری می توان برای تعدیل فاز و دامنه یک پرتو نور استفاده کرد و در نتیجه ویژگی های تصویر را در تصویربرداری نوری تغییر داد. به عنوان مثال، یک مدولاتور میدان نور می تواند مدولاسیون فاز دو بعدی را برای تغییر فاصله کانونی و عمق تمرکز یک پرتو پیاده سازی کند.

5. کنترل نویز نوری: مدولاتور نوری می تواند شدت و فرکانس نور را کنترل کند، در نتیجه نویز نوری را در سیستم نوری کاهش یا سرکوب می کند. می توان از آن در تقویت کننده های نوری، لیزرها و سیستم های انتقال فیبر نوری برای بهبود نسبت سیگنال به نویز و عملکرد سیستم استفاده کرد.

6. کاربردهای دیگر: مدولاتورهای الکترواپتیکی نیز در آنالیز طیفی، سیستم های رادار، تشخیص پزشکی و سایر زمینه ها استفاده می شوند. در طیف سنجی، یک مدولاتور الکترواپتیکی می تواند به عنوان جزئی از یک تحلیلگر طیف نوری برای تجزیه و تحلیل و اندازه گیری طیفی استفاده شود. در سیستم رادار از مدولاتور الکترواپتیک برای مدولاسیون سیگنال و دمدولاسیون استفاده می شود. در تشخیص پزشکی، از تعدیل کننده های الکترواپتیک در تصویربرداری و درمان نوری استفاده می شود.