Technologieanwendung vonelektrooptischer Modulator
Ein elektrooptischer Modulator (EOM-ModulatorEin Signalsteuerelement nutzt den elektrooptischen Effekt zur Modulation eines Lichtstrahls. Sein Funktionsprinzip beruht im Allgemeinen auf dem Pockels-Effekt, der die Änderung des Brechungsindex nichtlinearer optischer Materialien unter dem Einfluss elektrischer Felder ausnutzt.
Die Grundstruktur eines elektrooptischen Modulators besteht üblicherweise aus einem Kristall (Pockels-Kristall) mit elektrooptischem Effekt. Das gängige Material ist Lithiumniobat (LiNbO₃). Die Spannung, die für eine Phasenänderung erforderlich ist, wird als Halbwellenspannung bezeichnet. Für Pockels-Kristalle werden typischerweise Hunderte oder sogar Tausende von Volt benötigt, daher der Bedarf an Hochspannungsverstärkern. Die entsprechende elektronische Schaltung kann eine solch hohe Spannung in wenigen Nanosekunden schalten, wodurch der elektrooptische Modulator als schneller optischer Schalter eingesetzt werden kann. Aufgrund der kapazitiven Eigenschaften von Pockels-Kristallen müssen diese Treiber einen beträchtlichen Strom liefern (bei schnellem Schalten oder Modulieren sollte die Kapazität minimiert werden, um Energieverluste zu reduzieren). In anderen Fällen, beispielsweise wenn nur eine geringe Amplituden- oder Phasenmodulation erforderlich ist, genügt eine geringe Modulationsspannung. Weitere nichtlineare Kristallmaterialien, die in elektrooptischen Modulatoren verwendet werden (EOM-Modulator) umfassen Kaliumtitanat (KTP), Beta-Bariumborat (BBO, geeignet für höhere mittlere Leistungen und/oder höhere Schaltfrequenzen), Lithiumtantalat (LiTaO3) und Ammoniumphosphat (NH4H2PO4, ADP, mit spezifischen elektrooptischen Eigenschaften).
Elektrooptische Modulatoren (EO-Modulator) weisen ein hohes Anwendungspotenzial in einer Reihe von Hightech-Bereichen auf:
1. Optische Faserkommunikation: In modernen Telekommunikationsnetzen werden elektrooptische Modulatoren (EO-Modulator) werden zur Modulation optischer Signale eingesetzt und gewährleisten so eine effiziente und zuverlässige Datenübertragung über große Entfernungen. Durch die präzise Steuerung der Phase oder Amplitude des Lichts lässt sich eine schnelle und kapazitätsstarke Informationsübertragung realisieren.
2. Präzisionsspektroskopie: Der elektrooptische Modulator moduliert die Lichtquelle im Spektrometer, um die Messgenauigkeit zu verbessern. Durch die schnelle Modulation der Frequenz oder Phase des optischen Signals werden die Analyse und Identifizierung komplexer chemischer Komponenten unterstützt und die Auflösung und Empfindlichkeit der Spektralmessung erhöht.
3. Optische Hochleistungsdatenverarbeitung: Elektrooptische Modulatoren (EOM) in optischen Rechen- und Datenverarbeitungssystemen ermöglichen durch Echtzeitmodulation optischer Signale eine höhere Datenverarbeitungsgeschwindigkeit und -flexibilität. Dank der schnellen Reaktionszeit von EOM lassen sich optische Datenverarbeitung und -übertragung mit hoher Geschwindigkeit und geringer Latenz realisieren.
4. Lasertechnologie: Der elektrooptische Modulator steuert Phase und Amplitude des Laserstrahls und ermöglicht so präzise Bildgebung, Laserbearbeitung und weitere Anwendungen. Durch die genaue Modulation der Laserstrahlparameter lässt sich eine hochwertige Laserbearbeitung erzielen.
Veröffentlichungsdatum: 07.01.2025