מהו מאפנן אופטי?

מהו מאפנן אופטי?

אפנן אופטימשמשים לעתים קרובות כדי לתפעל את המאפיינים של קרני אור, כגון קרני לייזר. המכשיר יכול לתפעל את המאפיינים של האלומה, כגון כוח אופטי או פאזה. מודולטור לפי אופי האלומה המאופנת נקראמאפנן עוצמה, אפנן פאזה, מאפנן קיטוב, מאפנן אופטי מרחבי וכו'. ניתן להשתמש בסוגים שונים של מאפננים ביישומים שונים, כגון תקשורת סיבים אופטיים, מכשירי תצוגה, לייזרים עם Q-switch או נעילה במצב, ומדידה אופטית.

סוג מאפנן אופטי

ישנם מספר סוגים שונים של מאפננים:

1. אפנן אקוסטו-אופטי הוא אפנן המבוסס על אפקט אקוסטו-אופטי. הם משמשים כדי להחליף או להתאים באופן רציף את משרעת קרן הלייזר, לשנות את תדר האור או לשנות את כיוון החלל.

2. האפנן אלקטרו-אופטימנצל את האפקט האלקטרו-אופטי בקופסת הבועות של קרס. הם יכולים לווסת את מצב הקיטוב, הפאזה או הספק האלומה, או לשמש לחילוץ פולסים כפי שהוזכר בסעיף על מגברי פולסים קצרים במיוחד.

3. אפנן ספיגה חשמלית הוא אפנן עוצמה המשמש במשדר נתונים בתקשורת סיבים אופטיים.

(4) מאפני הפרעות, כגון מאפננים של Mach-Zehnder, משמשים בדרך כלל במעגלים משולבים פוטוניים להעברת נתונים אופטיים.

5. מאפננים סיבים אופטיים יכולים להתבסס על מגוון עקרונות. זה יכול להיות מכשיר סיב אופטי אמיתי, או שזה יכול להיות רכיב גוף המכיל צמות סיבים.

6. אפנן גביש נוזלי מתאים ליישום על ציוד תצוגה אופטי או מעצב דופק. הם יכולים לשמש גם כמאפננים אור מרחביים, כלומר השידור משתנה עם החלל, שניתן להשתמש בהם במכשירי תצוגה.

7. דיסק המודולציה יכול לשנות מעת לעת את עוצמת הקרן, המשמשת בכמה מדידות אופטיות ספציפיות (כגון שימוש במגברים נעולים).

8. מאפננים מיקרו-מכאניים (מערכות מיקרו-מכאניות, MEMS) כגון שסתומי אור מבוססי סיליקון ומערכי מראות דו מימדיים חשובים במיוחד בתצוגות הקרנה.

9. מאפננים אופטיים בתפזורת, כגון מאפננים אלקטרו-אופטיים, יכולים להשתמש בשטח קרן גדול וניתן ליישם אותם גם במצבים בעלי הספק גבוה. מאפננים מצמדי סיבים, בדרך כלל מאפננים מוליכי גל עם צמות סיבים, קלים לשילוב במערכות סיבים אופטיים.

‌

יישום של מאפנן אופטי

למופננים אופטיים יש מגוון רחב של יישומים בתחומים רבים. להלן תחומי היישום העיקריים של מאפננים אופטיים והיישומים הספציפיים שלהם:

1. תקשורת אופטית: במערכות תקשורת אופטיות, מאפננים אופטיים משמשים לווסת משרעת, תדר ופאזה של אותות אופטיים על מנת להעביר מידע. הוא משמש בדרך כלל בשלבי מפתח כגון המרה פוטו-אלקטרית, אפנון אות אופטי ודמודולציה. מאפננים אלקטרו-אופטיים חשובים במיוחד במערכות תקשורת אופטיות מהירות, המשמשות להמרת אותות אלקטרוניים לאותות אופטיים ולממש קידוד ושידור נתונים. על ידי אפנון העוצמה או הפאזה של האות האופטי, ניתן לממש את הפונקציות של מיתוג אור, בקרת קצב אפנון ואפנון אות ‌

2. חישה אופטית: המאפנן האופטי יכול לממש את המדידה והניטור של הסביבה על ידי אפנון המאפיינים של האות האופטי. לדוגמה, על ידי אפנון הפאזה או המשרעת של האור, ניתן לממש גירוסקופים סיבים אופטיים, חיישני לחץ סיבים אופטיים וכו'.

3. אחסון ועיבוד אופטי: מאפננים אופטיים משמשים ליישומי אחסון אופטי ועיבוד אופטי. בזיכרון אופטי, ניתן להשתמש במאפננים אופטיים כדי לכתוב ולקרוא מידע לתוך ומחוץ למדיה אופטית. בעיבוד אופטי, המאפנן האופטי יכול לשמש ליצירה, סינון, אפנון ודמודולציה של אותות אופטיים ‌

4. הדמיה אופטית: ניתן להשתמש במאפננים אופטיים כדי לווסת את הפאזה והמשרעת של אלומת אור, ובכך לשנות את מאפייני התמונה בהדמיה אופטית. לדוגמה, מאפנן שדה אור יכול ליישם אפנון פאזה דו מימדי כדי לשנות את אורך המוקד ועומק המיקוד של קרן ‌

5. בקרת רעש אופטי: המאפנן האופטי יכול לשלוט בעוצמת האור ובתדירותו, ובכך להפחית או לדכא רעש אופטי במערכת האופטית. זה יכול לשמש במגברים אופטיים, לייזרים ומערכות שידור סיבים אופטיים כדי לשפר את יחס האות לרעש ואת הביצועים של המערכת ‌

6. יישומים נוספים: מאפננים אלקטרו-אופטיים משמשים גם בניתוח ספקטרלי, מערכות מכ"ם, אבחון רפואי ותחומים נוספים. בספקטרוסקופיה, מאפנן אלקטרו-אופטי יכול לשמש כמרכיב של מנתח ספקטרום אופטי לניתוח ומדידה ספקטרלית. במערכת מכ"ם, אפנן אלקטרו-אופטי משמש לאפנון אותות ודמודולציה. באבחון רפואי, מאפננים אלקטרו-אופטיים משמשים בהדמיה וטיפול אופטי.