Модуляция лазерной лучи

МОДУЛЯЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Использование лазерного излучения в оптоэлектронике требует
наложения на несущий луч сигнала, содержащего передаваемую информацию.
Модуляция лазерного излучения это изменение одного или нескольких параметров излучения по заданному закону в пространстве и/или во времени.
Закон изменения модулируемого параметра обычно соответствует передаваемой информации. Введение информации в лазерное излучение возможно различными способами. Можно модулировать информационным сигналом интенсивность излучения, частоту, фазу и поляризацию. Наибольшее применение имеет амплитудная модуляция из-за простоты конструкции соответствующих устройств. Одним из важных параметров модулятора является глубина модуляции(Коэффицие́нт амплиту́дной модуля́ции или коэффициент АМ-основная характеристика амплитудной модуляции — безразмерная величина, численно равная отношению разности между максимальным и минимальным значениями амплитуд модулированного сигнала к сумме этих значений, выраженная в процентах:), определяемая амплитудным значением выходного сигнала:

	(6)
Среди модуляционных устройств можно выделить:

1.Модуляторы - устройства для изменения по заданному закону во времени одного или нескольких параметров лазерного излучения.
2.Дефлекторы - устройства для изменения во времени положения пучка лазерного излучения.
3.Пространственно-временные модуляторы - устройства для изменения во времени пространственного распределения интенсивности, фазы или поляризации пучка лазерного излучения.

В модуляционных устройствах когерентной оптоэлектроники используются электрооптические, магнитооптический и фотоэффекты.

Электрооптические эффекты характеризуются возникновением оптической анизотропии в веществе под воздействием внешнего электрического поля, в результате чего изменяется диэлектрическая проницаемость и показатель преломления вещества. Электрооптические эффекты сопровождаются явлением двойного лучепреломления, то есть расщеплением проходящего света на два луча. Эти лучи, называемые обыкновенным и необыкновенным, распространяются с различными скоростями и по разному поляризованы. Если в кристалле выделить два взаимноперпендикулярных направления X и Y, то показатели преломления света вдоль каждого из них могут быть различными. Такие кристаллы называют двухосными. Кристаллы, в которых показатели преломления в указанных направлениях одинаковы, называются одноосными. При распространении света вдоль оси Z в одноосном кристалле скорость света не зависит от характера поляризации. Если же к кристаллу приложить электрическое поле, то равенство показателей преломления нарушается и кристалл становится двухосным. Показатель преломления для обыкновенной волны по оси Z изменяется линейно с напряженностью электрического поля:

(7)

где  - электрооптическая постоянная Поккельса, - показатель преломления в отсутствие поля, Е - напряженность электрического поля.
Это явление называется линейным электрооптическим эффектом или эффектом Поккельса. Под влиянием внешнего поля одноосный кристалл
приобретает свойства двухосного и при прохождении в нем световой волной некоторого расстояния l возникает разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами:

(8)

В результате поляризация входных и выходных сигналов оказывается различной.

Находит применение в электронике и оптоэлектронный эффект Керра,

согласно которому показатель преломления пропорционален квадрату напряженности электрического поля:
(9)
где  - электрооптическая постоянная Керра.
Сдвиг фаз между оптическими сигналами на расстоянии l описывается
выражением:
(10)
Магнитооптический эффект - это изменение оптических свойств вещества под действием магнитного поля. Линейно поляризованная волна может быть представлена в виде суммы двух волн различной поляризации. В магнитном поле показатели преломления этих двух волн отличаются, поэтому после прохождения некоторого расстояния l возникает разность фаз этих волн, равная:
(11)
Разность показателей преломления пропорциональна индукции магнитного поля.Среди фотоэффектов, приводящих к изменению оптических характеристик вещества, можно выделить фотохромный эффект (изменение окраски или прозрачности вещества под действием света); фотокристаллический эффект (кристаллизация аморфного вещества под действием света) и эффект фотопроводимости, рассмотренный выше.