หลักการพื้นฐานของออปติคัลโมดูเลเตอร์

โมดูเลเตอร์แสงใช้ในการควบคุมความเข้มของแสง การจำแนกประเภทของอิเล็กโทรออปติก เทอร์โมออปติก อะคูสติปติก ออปติกทั้งหมด ทฤษฎีพื้นฐานของเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติก
ออปติคัลโมดูเลเตอร์เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ออปติคัลแบบบูรณาการที่สำคัญที่สุดในการสื่อสารด้วยแสงความเร็วสูงและระยะสั้น โมดูเลเตอร์แสงตามหลักการมอดูเลตสามารถแบ่งออกเป็นอิเล็กโทรออปติก, เทอร์โมออปติก, อะคูสโทปติก, ออปติคัลทั้งหมด ฯลฯ โดยยึดตามทฤษฎีพื้นฐานคือเอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกหลากหลายรูปแบบ, เอฟเฟกต์อะคูสติก, เอฟเฟกต์แมกนีโทปติก , เอฟเฟกต์ Franz-Keldysh, เอฟเฟกต์สตาร์คหลุมควอนตัม, เอฟเฟกต์การกระจายตัวของพาหะ

ที่โมดูเลเตอร์ไฟฟ้าแสงเป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมดัชนีการหักเหของแสง การดูดซึม แอมพลิจูด หรือเฟสของแสงเอาท์พุต โดยผ่านการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้าหรือสนามไฟฟ้า มันเหนือกว่าโมดูเลเตอร์ประเภทอื่นๆ ในแง่ของการสูญเสีย การใช้พลังงาน ความเร็ว และการผสานรวม และยังเป็นโมดูเลเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในปัจจุบัน ในกระบวนการส่งผ่านแสง การส่งและรับ ออปติคัลโมดูเลเตอร์ใช้เพื่อควบคุมความเข้มของแสง และบทบาทของมันมีความสำคัญมาก

วัตถุประสงค์ของการปรับแสงคือการแปลงสัญญาณที่ต้องการหรือข้อมูลที่ส่ง รวมถึง “การกำจัดสัญญาณพื้นหลัง การกำจัดสัญญาณรบกวน และการป้องกันสัญญาณรบกวน” เพื่อให้ง่ายต่อการประมวลผล ส่ง และตรวจจับ

ประเภทการมอดูเลตสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทกว้างๆ ขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่ข้อมูลถูกโหลดลงบนคลื่นแสง:

ประการแรกคือพลังขับเคลื่อนของแหล่งกำเนิดแสงที่ถูกมอดูเลตโดยสัญญาณไฟฟ้า อีกประการหนึ่งคือการปรับการออกอากาศโดยตรง

แบบแรกส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการสื่อสารด้วยแสง และแบบหลังส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตรวจจับด้วยแสง โดยย่อ: การมอดูเลตภายในและการมอดูเลตภายนอก

ตามวิธีการมอดูเลต ประเภทการมอดูเลตคือ:

1) การปรับความเข้ม;

2) การมอดูเลตเฟส;

3) การปรับโพลาไรซ์;

4) การปรับความถี่และความยาวคลื่น

1.1 การปรับความเข้ม

การมอดูเลตความเข้มของแสงคือความเข้มของแสงเป็นวัตถุมอดูเลชั่น การใช้ปัจจัยภายนอกในการวัด DC หรือการเปลี่ยนแปลงสัญญาณไฟที่ช้าเป็นการเปลี่ยนความถี่ที่เร็วขึ้นของสัญญาณไฟ เพื่อให้เครื่องขยายสัญญาณการเลือกความถี่ AC สามารถใช้งานได้ ขยายแล้วปริมาณที่จะวัดออกมาอย่างต่อเนื่อง

1.2 การมอดูเลตเฟส

หลักการของการใช้ปัจจัยภายนอกเพื่อเปลี่ยนเฟสของคลื่นแสงและการวัดปริมาณทางกายภาพโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงเฟสเรียกว่าการปรับเฟสด้วยแสง

เฟสของคลื่นแสงถูกกำหนดโดยความยาวทางกายภาพของการแพร่กระจายของแสง ดัชนีการหักเหของตัวกลางการแพร่กระจาย และการกระจายของแสง กล่าวคือ การเปลี่ยนแปลงของเฟสของคลื่นแสงสามารถสร้างขึ้นได้โดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ข้างต้น เพื่อให้เกิดการมอดูเลตเฟส

เนื่องจากโดยทั่วไปเครื่องตรวจจับแสงไม่สามารถรับรู้การเปลี่ยนแปลงของเฟสของคลื่นแสงได้ เราจึงต้องใช้เทคโนโลยีการรบกวนของแสงเพื่อเปลี่ยนการเปลี่ยนเฟสเป็นการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสง เพื่อให้บรรลุการตรวจจับปริมาณทางกายภาพภายนอก ดังนั้น การมอดูเลตเฟสแสงควรประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกคือกลไกทางกายภาพในการสร้างการเปลี่ยนแปลงเฟสของคลื่นแสง ประการที่สองคือการรบกวนของแสง

1.3. การปรับโพลาไรเซชัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการปรับแสงคือการหมุนโพลาไรเซอร์สองตัวที่สัมพันธ์กัน ตามทฤษฎีบทของ Malus ความเข้มของแสงเอาท์พุตคือ I=I0cos2α

โดยที่: I0 แสดงถึงความเข้มของแสงที่ส่งผ่านโพลาไรเซอร์สองตัวเมื่อระนาบหลักมีความสม่ำเสมอ อัลฟ่าแสดงถึงมุมระหว่างระนาบหลักของโพลาไรเซอร์ทั้งสอง

1.4 การปรับความถี่และความยาวคลื่น

หลักการของการใช้ปัจจัยภายนอกเพื่อเปลี่ยนความถี่หรือความยาวคลื่นของแสงและการวัดปริมาณทางกายภาพภายนอกโดยการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของความถี่หรือความยาวคลื่นของแสงเรียกว่าการปรับความถี่และความยาวคลื่นของแสง