หลักการพื้นฐานของตัวปรับแสง

เครื่องควบคุมแสง, ใช้ในการควบคุมความเข้มของแสง การจำแนกประเภทของอิเล็กโทรออปติก เทอร์โมออปติก อะคูสติกออปติก ทั้งหมด ทฤษฎีพื้นฐานของผลอิเล็กโทรออปติก
ตัวปรับแสงเป็นอุปกรณ์ออปติกแบบบูรณาการที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการสื่อสารด้วยแสงความเร็วสูงและระยะสั้น ตัวปรับแสงตามหลักการมอดูเลตสามารถแบ่งได้เป็นอิเล็กโทรออปติก เทอร์โมออปติก อะคูสทูปติก ออปติกทั้งหมด ฯลฯ โดยอาศัยทฤษฎีพื้นฐานคือรูปแบบต่างๆ ของเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติก เอฟเฟกต์อะคูสทูปติก เอฟเฟกต์แมกนีโทปติก เอฟเฟกต์ฟรานซ์-เคลดิช เอฟเฟกต์ควอนตัมเวลล์สตาร์ก เอฟเฟกต์การกระจายตัวของพาหะ

การตัวปรับแสงไฟฟ้าเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมดัชนีการหักเหของแสง การดูดซับ แอมพลิจูดหรือเฟสของแสงที่ส่งออกโดยการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้า เหนือกว่าตัวปรับแสงประเภทอื่น ๆ ในแง่ของการสูญเสีย การใช้พลังงาน ความเร็ว และการผสานรวม และยังเป็นตัวปรับแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ในกระบวนการส่งสัญญาณแสง การส่งและการรับแสง ตัวปรับแสงใช้เพื่อควบคุมความเข้มของแสง และมีบทบาทสำคัญมาก

วัตถุประสงค์ของการปรับแสงคือการแปลงสัญญาณที่ต้องการหรือข้อมูลที่ส่ง รวมถึง "การกำจัดสัญญาณพื้นหลัง การกำจัดสัญญาณรบกวน และการป้องกันสัญญาณรบกวน" เพื่อให้ง่ายต่อการประมวลผล ส่ง และตรวจจับ

ประเภทการมอดูเลตสามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทกว้าง ๆ ขึ้นอยู่กับว่าข้อมูลถูกโหลดลงบนคลื่นแสงที่ใด:

อย่างหนึ่งคือกำลังขับเคลื่อนของแหล่งกำเนิดแสงที่ควบคุมโดยสัญญาณไฟฟ้า อีกประการหนึ่งคือควบคุมการออกอากาศโดยตรง

แบบแรกใช้เป็นหลักในการสื่อสารด้วยแสง และแบบหลังใช้เป็นหลักในการตรวจจับด้วยแสง ย่อมาจากคำว่า การมอดูเลตภายในและการมอดูเลตภายนอก

ตามวิธีการมอดูเลชั่น ประเภทการมอดูเลชั่นมีดังนี้:

1) การปรับความเข้มข้น;

2) การมอดูเลตเฟส;

3) การปรับโพลาไรเซชัน

4) การปรับความถี่และความยาวคลื่น

1.1 การปรับความเข้มข้น

การปรับความเข้มของแสงคือความเข้มของแสงเป็นวัตถุที่ปรับ โดยใช้ปัจจัยภายนอกในการวัดค่า DC หรือการเปลี่ยนแปลงช้าๆ ของสัญญาณแสงเป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่ที่เร็วกว่าของสัญญาณแสง จึงสามารถใช้เครื่องขยายสัญญาณการเลือกความถี่ AC ในการขยายสัญญาณ และจากนั้นจึงวัดปริมาณออกมาอย่างต่อเนื่อง

1.2 การมอดูเลตเฟส

หลักการของการใช้ปัจจัยภายนอกเพื่อเปลี่ยนเฟสของคลื่นแสงและการวัดปริมาณทางกายภาพโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเฟสเรียกว่าการมอดูเลตเฟสแสง

เฟสของคลื่นแสงจะถูกกำหนดโดยความยาวทางกายภาพของการแพร่กระจายแสง ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางการแพร่กระจาย และการกระจายตัวของแสง กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงเฟสของคลื่นแสงสามารถเกิดขึ้นได้โดยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ข้างต้นเพื่อให้เกิดการปรับเฟส

เนื่องจากเครื่องตรวจจับแสงโดยทั่วไปไม่สามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของเฟสของคลื่นแสงได้ เราจึงต้องใช้เทคโนโลยีการรบกวนของแสงเพื่อเปลี่ยนการเปลี่ยนแปลงเฟสให้เป็นการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสง เพื่อให้สามารถตรวจจับปริมาณทางกายภาพภายนอกได้ ดังนั้น การมอดูเลตเฟสแสงจึงควรมีสองส่วน ส่วนหนึ่งคือกลไกทางกายภาพในการสร้างการเปลี่ยนแปลงเฟสของคลื่นแสง ส่วนที่สองคือการรบกวนของแสง

1.3. การมอดูเลชั่นโพลาไรเซชัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการมอดูเลตแสงคือการหมุนโพลาไรเซอร์สองตัวที่สัมพันธ์กัน ตามทฤษฎีบทของ Malus ความเข้มแสงเอาต์พุตคือ I=I0cos2α

โดยที่: I0 แทนความเข้มของแสงที่ผ่านโดยโพลาไรเซอร์ทั้งสองเมื่อระนาบหลักสอดคล้องกัน อัลฟาแทนมุมระหว่างระนาบหลักของโพลาไรเซอร์ทั้งสอง

1.4 การมอดูเลตความถี่และความยาวคลื่น

หลักการของการใช้ปัจจัยภายนอกในการเปลี่ยนความถี่หรือความยาวคลื่นของแสงและการวัดปริมาณทางกายภาพภายนอกด้วยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในความถี่หรือความยาวคลื่นของแสงเรียกว่าการปรับความถี่และความยาวคลื่นของแสง