יישום טכנולוגי של מודולטור אלקטרו-אופטי

יישום טכנולוגי שלמודולטור אלקטרו-אופטי

מודולטור אלקטרו-אופטי (מודולטור EOM） הוא רכיב בקרת אותות המשתמש באפקט אלקטרו-אופטי כדי לווסת קרן אור. עקרון הפעולה שלו מושג בדרך כלל באמצעות אפקט פוקלס (אפקט פוקלס, כלומר אפקט פוקלס), המנצל את התופעה שבה מקדם השבירה של חומרים אופטיים לא ליניאריים משתנה תחת פעולת שדות חשמליים.

המבנה הבסיסי של מודולטור אלקטרו-אופטי כולל בדרך כלל גביש (גביש פוקלס) בעל אפקט אלקטרו-אופטי, והחומר הנפוץ הוא ליתיום ניובט (LiNbO₃). המתח הנדרש כדי לגרום לשינוי פאזה נקרא מתח חצי גל. עבור גבישי פוקלס, נדרשים בדרך כלל מאות או אפילו אלפי וולט, ומכאן הצורך במגברי מתח גבוה. המעגל האלקטרוני המתאים יכול להחליף מתח גבוה כזה תוך מספר ננו-שניות, מה שמאפשר שימוש ב-EOM כמתג אופטי מהיר; בשל האופי הקיבולי של גבישי פוקלס, דרייברים אלה צריכים לספק כמות ניכרת של זרם (במקרה של מיתוג או אפנון מהיר, יש למזער את הקיבול כדי להפחית את אובדן האנרגיה). במקרים אחרים, כגון כאשר נדרשת רק אפנון משרעת או פאזה קטן, נדרש רק מתח קטן לאפנון. חומרי גביש לא ליניאריים אחרים המשמשים במודולטורים אלקטרו-אופטיים (מודולטור EOM) כוללים אשלגן טיטנאט (KTP), בטא-בריום בוראט (BBO, מתאים להספק ממוצע גבוה יותר ו/או תדרי מיתוג גבוהים יותר), ליתיום טנטלט (LiTaO3), ואמוניום פוספט (NH4H2PO4, ADP, בעל תכונות אלקטרו-אופטיות ספציפיות).

מודולטורים אלקטרו-אופטיים (אפנן EO） מראים פוטנציאל יישום חשוב במספר תחומי היי-טק:

1. תקשורת סיבים אופטיים: ברשתות טלקומוניקציה מודרניות, מודולטורים אלקטרו-אופטיים (אפנן EO） משמשים לוויסות אותות אופטיים, ומבטיחים העברת נתונים יעילה ואמינה על פני מרחקים ארוכים. על ידי שליטה מדויקת בפאזה או באמפליטודה של האור, ניתן להשיג העברת מידע במהירות גבוהה ובקיבולת גדולה.

2. ספקטרוסקופיה מדויקת: המודולטור האלקטרו-אופטי מווסת את מקור האור בספקטרומטר כדי לשפר את דיוק המדידה. על ידי אפנון מהיר של התדר או הפאזה של האות האופטי, ניתן לתמוך בניתוח ובזיהוי של רכיבים כימיים מורכבים, ולשפר את הרזולוציה והרגישות של המדידה הספקטרלית.

3. עיבוד נתונים אופטי בעל ביצועים גבוהים: מודולטור אלקטרו-אופטי במערכת חישוב ועיבוד נתונים אופטיים, באמצעות אפנון בזמן אמת של אותות אופטיים כדי לשפר את מהירות וגמישות עיבוד הנתונים. עם מאפיין התגובה המהיר של EOM, ניתן לממש עיבוד ושידור נתונים אופטיים במהירות גבוהה ובזמן השהיה נמוך.

4. טכנולוגיית לייזר: מודולטור אלקטרו-אופטי יכול לשלוט בפאזה ובמשרעת של קרן הלייזר, ובכך לספק תמיכה בהדמיה מדויקת, עיבוד לייזר ויישומים אחרים. על ידי אפנון מדויק של פרמטרי קרן הלייזר, ניתן להשיג עיבוד לייזר באיכות גבוהה.