電気光学モジュレーターとは何ですか

電気光学モジュレーター（EOM）は、電気信号を介した光信号の電力、位相、または偏光を制御するデバイスです。そのコア原理は、線形電気光学効果（ポッケル効果）に基づいています。この効果は、印加された電界が非線形結晶の屈折指数の変化に比例し、それによって光信号の効果的な制御を達成するという点で現れます。

一部のモジュレーターは、Franz-Keldysh効果に基づいた電気吸収モジュレーターなど、他の電気光学効果も使用し、吸収変化を介して変調を達成します。典型的な電気光学変調器構造には、ポッケルユニットと補助光学要素（偏光子など）が含まれます。その材料には、リン酸二水素（KDP）やニオベートリチウム（Linbo₃）、特別な偏光ポリマーなどの無機結晶が含まれます。異なる材料は、異なる電力と周波数の要件に適しています。

位相モジュレーターは、最も単純なタイプの電気光学モジュレーターであり、電界によってレーザービームの位相遅延を変化させます。偏光状態を安定させるために、入力偏光を結晶光軸と整列させる必要があります。このタイプのモジュレーターは、光学響きの周波数監視と安定化によく使用されます。また、固定周波数の正弦波変調が必要なシナリオで高い変調深度を達成するために使用されます。ただし、電気光学モジュレーターは、光学周波数の連続線形変化をサポートできないため、周波数変調が制限されています。

偏光変調器は、結晶方向または電界方向を調整し、電圧を使用して波板の特性を制御することにより、出力光の偏光状態を変化させます。たとえば、入力が線形偏光光の場合、出力は楕円形の分極または線形偏光方向の90°回転を示す場合があります。ランダムドライブ信号と組み合わせて、抗頻度効果を達成できます。振幅変調は通常、ポッケルセルと偏光子と組み合わせて完成し、偏光状態を変更することにより透過光の強度に影響します。別の技術的なルートは、マッハゼンダー干渉計を使用して位相変調を振幅変調に変換することです。この方法は、その位相安定性の利点により、統合光学系で広く使用されています。

さらに、電気光学モジュレーターは、高速スイッチングを通じてパルス選択またはレーザーキャビティダンプ機能を実現するための光スイッチとしても使用できます。温度ドリフトは、モジュレーターアプリケーションで注意を払う必要がある問題です。熱効果により、動作点がシフトする可能性があります。これは、自動バイアス電圧補正またはアザーマルデザインの使用（二重ポッケルセルまたは4つの結晶構造など）の使用によって相殺する必要があります。

電気光学モジュレーターは、アプリケーションの要件に応じて共鳴デバイスとブロードバンドデバイスに分けることができます。共鳴デバイスはLC回路を使用して固定周波数で効率的な変調を実現しますが、柔軟性は限られています。ブロードバンドデバイスは、広い周波数範囲をサポートし、小耐能性ポッケルセルまたは移動波構造を介した高周波応答の最適化が必要です。移動波動モジュレーターは、光波とマイクロ波の位相速度を一致させることにより、Gigahertzバンドで効率的な変調を実現できます。プラズモンモジュレーターは、新興タイプとして、表面プラズモンポリトン（SPP）を使用して高速および低電力操作を実現し、ユニークな可能性を示しています。電気光学変調器を選択する場合、複数の重要な属性を包括的に考慮する必要があります。開口サイズは高出力要件と一致する必要があります。結晶品質と電極のジオメトリは、変調の均一性に影響します。非線形効果と分散は、超微量パルスアプリケーションで注意する必要があります。偏光の維持能力、位相変調と振幅変調の交差効果、および圧電効果によって引き起こされる機械的振動も評価する必要があります。

さらに、熱管理、反射防止フィルムの品質、および光学経路の設計は、挿入損失と長期の安定性に不可欠です。電子ドライバーの一致も重要であり、モジュレーターの容量と駆動電圧要件に従って設計する必要があります。互換性を確保するために、モジュレーターと同じサプライヤーから購入することをお勧めします。電気光学モジュレーターには、レーザー電力変調（高速光学通信やレーザー印刷など）、レーザー周波数安定化（ポンドドレーバーホール法など）、Qスイッチングおよび固体状態レーザーのアクティブモードロック、パルス選択と12形成の増加を含む、幅広い用途があります。その高速応答と高精度の特性により、最新のフォトニックテクノロジーに不可欠なコンポーネントになります。将来の材料と統合技術の進歩により、電気光学モジュレーターは、より最先端のアプリケーションで重要な役割を果たすでしょう。