[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3] [4] [5]
С помощью модулятора света осуществляется наложение информации на световой поток,
подлежащий передаче. При выборе способа модуляции особенно необходимо учитывать:
- степень увеличения фазовых шумов в системе в результате модуляции;
- степень увеличения ширины линии генерации.
При этом используется внутренняя и внешняя модуляция.
Внутренняя модуляция – непосредственное воздействие на сигнал в процессе его генерирования, т.е. воздействие на параметры несущей частоты в самом генераторе.
Внешняя модуляция – излученный свет подвергается модуляции вне лазера. Сигналы, несущие информацию, влияют тем или иным образом, на вещество, через которое проходит выходящий из лазера луч. Внешние модуляторы устанавливаются последовательно с источником излучения. Это связано с тем, что изменение тока возбуждения у п/п лазеров ведет к заметному изменению переходной характеристики, длины волны, ширины линии излучения, шумов. Внешний модулятор позволяет стабилизировать характеристики источника излучения. При такой модуляции луч лазера пропускается через специальную среду, параметры которой (показатель преломления и коэффициент поглощения) изменяются под действием модулирующего сигнала. Недостатком внешней модуляции являются дополнительно вносимые модулятором оптические потери в сигнал, подлежащий передаче. Кроме того, для ослабления обратного отраженного от торцов модулятора оптического излучения, уширяющего спектральную линию генератора, необходимо устанавливать оптический изолятор.
Оптические модуляторы могут быть основаны на различных физических законах и использовать различные способы воздействия на оптическую несущую частоту.
Разделяют следующие типы
модуляторов:
- Акусто-оптические модуляторы, использующие законы акусто-оптики.
- Электронно-оптические модуляторы, использующие законы электрооптики.
Акустооптические модуляторы (АОМ). Принцип его действия основан на зависимости показателя преломления некоторых оптически прозрачных материалов (например, необата лития LiNbO3) от давления. Эффект оптической упругости заключается в изменении показателя преломления вещества при деформации, вызванной механическим воздействием. Так с помощью упругих ультразвуковых волн можно вызвать периодическое изменение показателя преломления, при этом световой поток, проходящий через вещество, будет испытывать преломление или дифракцию. Для модуляции обычно используется дифрагированный свет, т.к. полная (100%) модуляция проходящего света требует очень большой акустической мощности. Модуляция создается амплитудно-модулированной звуковой волны, взаимодействие с которой и модулирует интенсивность дифрагированной волны, играющей роль выходной волны для модулятора. АОМ обладают такими особенностями, как отсутствие микротрещин, малые габариты, незначительное ослабление светового потока и низкая стоимость.
Недостатками являются:
- нелинейность функции преобразования;
- уменьшение реализуемой глубины модуляции, что ограничивает их использование в
высокоскоростных системах;
- узкая полоса модулирующих частот, полоса частот модуляции – 
ограничена временем прохождения ширины оптического луча звуковой волной.
Под электрооптическим эффектом понимают изменение показателя преломления вещества под действием приложенного электрического поля. Указанное действие проявляется в виде линейного электрооптического эффекта Поккельса, который заключается в том, что происходит вращение плоскости поляризации входной световой волны при приложении напряжения к кристаллу ввиду изменения показателей преломления по направлениям осей х и у кристалла (т.е. изменение эллипсоида показателей преломления). Для некоторых кристаллов (например, ниобат лития) этот поворот может достигать 900, в зависимости от приложенного напряжения. Схема электрооптического модулятора на ячейке Поккельса показана на рис.1.
Ячейка Поккельса (кристалл) помещается между пластинами поляризатора и анализатора,
плоскости поляризации которых отличаются на 90°. Во всех типах модуляторов в начале
происходит фазовая модуляция световой волны, которая затем преобразуется в модуляцию
интенсивности (для этой цели имеется анализатор). Одним из главных параметров модулятора
является полуволновое напряжение 
, которое равно такому напряжению
управления, при котором достигается изменение коэффициента пропускания модулятора от
минимального до максимального. На выходе кристалла при этом создается сдвиг фаз оптических
волн на П=3,14.
Могут использоваться электрооптические модуляторы со статическим управлением. В
качестве такого модулятора может использоваться интерферометр Маха Цендера (рис.2),
который состоит из двух Y-разветвителей, соединённых отрезками световодов, которые
дифференциально управляются приложенным напряжением. Распределенная связь между
световодами отсутствует, поэтому они выполняют роль фазового модулятора. На вход
поступает оптическая волна, которая распределяется равномерно по плечам а и b.
Распространяющиеся по плечам волны в зависимости от приложенного напряжения U0 и длины
световодов L в зоне взаимодействия полей приобретают сдвиг фаз. На выходе модулятора
происходит модуляция входного светового потока по интенсивности ввиду интерференции
достигших его мод. Модуляционная характеристика нелинейна, и чтобы выйти на линейный
участок, необходимо в лечи модулятора ввести независимый от времени сдвиг фаз 
.
Такой сдвиг может быть сделан при изготовлении или подаче постоянного смещения.
1. Назначение и типы модуляторов света.
2. Что представляет собой внутренняя модуляция?
3. В чем особенности внешней модуляции?
4. Поясните принцип работы акустооптического модулятора.
5. Поясните принцип работы электрооптического модулятора.
[ Список тем] страницы темы: [1] [2] [3] [4] [5]
