การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติก

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของเครื่องปรับคลื่นแสงไฟฟ้า

เครื่องควบคุมแสงแบบอิเล็กโทรออปติกโมดูเลเตอร์ EOM） คือองค์ประกอบควบคุมสัญญาณที่ใช้เอฟเฟกต์อิเล็กโทรออปติกเพื่อปรับลำแสง หลักการทำงานโดยทั่วไปจะเกิดจากเอฟเฟกต์พ็อคเคิลส์ (เอฟเฟกต์พ็อคเคิลส์ หรือ เอฟเฟกต์พ็อคเคิลส์) ซึ่งใช้ประโยชน์จากปรากฏการณ์ที่ดัชนีการหักเหของแสงที่ไม่เป็นเชิงเส้นเปลี่ยนแปลงไปภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้า

โครงสร้างพื้นฐานของโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติกมักประกอบด้วยคริสตัล (คริสตัล Pockels) ที่มีผลทางไฟฟ้าออปติก และวัสดุทั่วไปคือลิเธียมไนโอเบต (LiNbO₃) แรงดันไฟฟ้าที่จำเป็นในการเหนี่ยวนำการเปลี่ยนเฟสเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าครึ่งคลื่น สำหรับคริสตัล Pockels จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าหลายร้อยหรือหลายพันโวลต์ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องขยายแรงดันไฟฟ้าสูง วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่เหมาะสมสามารถสลับแรงดันไฟฟ้าสูงดังกล่าวได้ภายในเวลาไม่กี่นาโนวินาที ทำให้สามารถใช้ EOM เป็นสวิตช์ออปติกที่รวดเร็วได้ เนื่องจากลักษณะการเก็บประจุของคริสตัล Pockels ไดรเวอร์เหล่านี้จึงต้องให้กระแสไฟฟ้าในปริมาณมาก (ในกรณีของการสลับหรือการปรับอย่างรวดเร็ว ควรลดความจุให้เหลือน้อยที่สุดเพื่อลดการสูญเสียพลังงาน) ในกรณีอื่นๆ เช่น เมื่อจำเป็นต้องมีแอมพลิจูดหรือการปรับเฟสเพียงเล็กน้อย จำเป็นต้องใช้แรงดันไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยเพื่อการปรับเท่านั้น วัสดุคริสตัลไม่เชิงเส้นอื่นๆ ที่ใช้ในโมดูเลเตอร์ไฟฟ้าออปติก (โมดูเลเตอร์ EOM) ได้แก่ โพแทสเซียมไททาเนต (KTP) เบตาแบเรียมโบเรต (BBO เหมาะสำหรับพลังงานเฉลี่ยที่สูงกว่าและ/หรือความถี่การสลับที่สูงกว่า) ลิเธียมแทนทาเลต (LiTaO3) และแอมโมเนียมฟอสเฟต (NH4H2PO4, ADP ซึ่งมีคุณสมบัติทางไฟฟ้าออปติกเฉพาะ)

ตัวปรับแสงไฟฟ้า（โมดูเลเตอร์ EO） แสดงให้เห็นศักยภาพการประยุกต์ใช้ที่สำคัญในสาขาเทคโนโลยีชั้นสูงจำนวนหนึ่ง:

1. การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง: ในเครือข่ายโทรคมนาคมสมัยใหม่ ตัวปรับสัญญาณไฟฟ้าออปติกโมดูเลเตอร์ EO） ใช้เพื่อปรับสัญญาณออปติกเพื่อให้มั่นใจว่าการส่งข้อมูลในระยะไกลจะมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ ด้วยการควบคุมเฟสหรือแอมพลิจูดของแสงอย่างแม่นยำ จึงสามารถส่งข้อมูลด้วยความเร็วสูงและความจุขนาดใหญ่ได้

2. สเปกโตรสโคปีแบบแม่นยำ: ตัวปรับแสงแบบอิเล็กโทรออปติกจะปรับแหล่งกำเนิดแสงในสเปกโตรมิเตอร์เพื่อปรับปรุงความแม่นยำในการวัด ด้วยการปรับความถี่หรือเฟสของสัญญาณออปติกอย่างรวดเร็ว จึงสามารถรองรับการวิเคราะห์และระบุส่วนประกอบทางเคมีที่ซับซ้อนได้ และสามารถปรับปรุงความละเอียดและความไวของการวัดสเปกตรัมได้

3. การประมวลผลข้อมูลออปติกประสิทธิภาพสูง: ตัวปรับสัญญาณออปติกไฟฟ้าในระบบคอมพิวเตอร์ออปติกและการประมวลผลข้อมูล โดยผ่านการปรับสัญญาณออปติกแบบเรียลไทม์เพื่อปรับปรุงความเร็วและความยืดหยุ่นในการประมวลผลข้อมูล ด้วยคุณสมบัติการตอบสนองที่รวดเร็วของ EOM จึงสามารถประมวลผลและส่งข้อมูลออปติกด้วยความเร็วสูงและมีความหน่วงต่ำได้

4. เทคโนโลยีเลเซอร์: ตัวปรับแสงไฟฟ้าสามารถควบคุมเฟสและแอมพลิจูดของลำแสงเลเซอร์ ช่วยให้สร้างภาพ ประมวลผลด้วยเลเซอร์ และการใช้งานอื่นๆ ได้อย่างแม่นยำ ด้วยการปรับพารามิเตอร์ของลำแสงเลเซอร์อย่างแม่นยำ จึงสามารถประมวลผลด้วยเลเซอร์คุณภาพสูงได้