Оптические модуляторы для волоконно-оптических датчиков

Введение. Оптические модуляторы являются ключевыми составляющими элементами волоконно-оптических систем, выполняющими различные функции, в том числе модуляцию амплитуды, фазы, частоты и поляризации. В большинстве случаев применяются твердотельные устройства, в которых свет модулируется путем изменения оптических свойств материала устройства при воздействии управляющего электрического сигнала. Механизм связи управляющего сигнала со свойствами материала может быть электрооптическим, акустооптическим или магнитооптическим. Хотя многие оптические модуляторы все еще изучаются в исследовательских лабораториях, высокоэффективные устройства начинают чрезвычайно широко применяться в волоконно-оптических датчиках.

Существует три вида твердотельных оптических модуляторов. Это объемные, интегрально-оптические и чисто-волоконные устройства. Объемные модуляторы, в которых сигнал проходит через сплошной блок материала, относительно давно разработаны и выпускаются серийно в течение многих лет. Однако в них отсутствует волновод, и требуются высокое управляющее напряжение и внешняя оптика, чтобы получить излучение из оптических волокон и затем снова запустить его в оптическое волокно. В интегрально-оптических модуляторах волноводы встраиваются непосредственно в материал модулятора. Это существенно снижает требования к электрической мощности и исключает необходимость внешней оптики для подсоединения к оптическим волокнам. Разработано множество таких приборов, и некоторые из них выпускаются серийно.

В чисто-волоконных модуляторах оптический сигнал никогда не покидает волокно, которое и подвергается воздействию управляющего сигнала, что приводит к требуемой модуляции. Преимуществом приборов этого типа является возможность обходиться без оптики, необходимой для подсоединения к оптическим волокнам и точной настройки. Однако модуляционная способность распространенных волоконных материалов, таких как стекло, относительно слабая, и устройствам требуется достаточно высокое управляющее напряжение. Модуляторы этого вида находятся еще на стадии разработки.

Электрооптический эффект.

Многие оптические модуляторы основаны на использовании электрооптического эффекта, который заключается в том, что показатели преломления кристаллов зависят от приложенного электрического поля. Для описания этого эффекта, в рамках распространения оптического пучка через кристалл, используется математическая модель эллипсоида показателей преломления

См. также:  Метод внешнего химического осаждения из газовой фазы

Где х, у и z — направления осей кристалла.