Ein elektrooptischer Modulator (EOM) steuert die Leistung, Phase und Polarisation eines Laserstrahls durch elektronische Steuerung des Signals.
Das einfachsteelektrooptischer Modulatorist einPhasenmodulatorBestehend aus nur einer Pockels-Box, in der ein elektrisches Feld (das über eine Elektrode an den Kristall angelegt wird) die Phasenverzögerung des Laserstrahls nach seinem Eintritt in den Kristall verändert. Der Polarisationszustand des einfallenden Strahls muss üblicherweise parallel zu einer der optischen Achsen des Kristalls sein, damit sich der Polarisationszustand des Strahls nicht ändert.
In manchen Fällen ist nur eine sehr geringe Phasenmodulation (periodisch oder aperiodisch) erforderlich. Beispielsweise wird EOM häufig zur Steuerung und Stabilisierung der Resonanzfrequenz optischer Resonatoren eingesetzt. Resonanzmodulatoren werden üblicherweise dort eingesetzt, wo eine periodische Modulation erforderlich ist und eine hohe Modulationstiefe mit nur moderater Ansteuerspannung erreicht werden kann. Manchmal ist die Modulationstiefe sehr groß, und es entstehen viele Nebenkeulen (Lichtkammgenerator, Lichtkamm) im Spektrum.
Polarisationsmodulator
Abhängig von Art und Ausrichtung des nichtlinearen Kristalls sowie der Richtung des elektrischen Feldes hängt die Phasenverzögerung auch von der Polarisationsrichtung ab. Daher kann die Pockels-Box mehrspannungsgesteuerte Wellenplatten erkennen und auch zur Modulation von Polarisationszuständen verwendet werden. Bei linear polarisiertem Eingangslicht (üblicherweise in einem Winkel von 45° zur Kristallachse) ist die Polarisation des Ausgangsstrahls üblicherweise elliptisch und nicht einfach um einen Winkel vom ursprünglichen linear polarisierten Licht gedreht.
Amplitudenmodulator
In Kombination mit anderen optischen Elementen, insbesondere Polarisatoren, können Pockels-Boxen für weitere Modulationsarten eingesetzt werden. Der Amplitudenmodulator in Abbildung 2 nutzt eine Pockels-Box zur Änderung des Polarisationszustands und wandelt diese Änderung anschließend mithilfe eines Polarisators in eine Änderung der Amplitude und Leistung des durchgelassenen Lichts um.
Zu den typischen Anwendungen elektrooptischer Modulatoren zählen:
Modulieren der Leistung eines Laserstrahls, beispielsweise für Laserdruck, digitale Hochgeschwindigkeitsdatenaufzeichnung oder optische Hochgeschwindigkeitskommunikation;
Wird in Mechanismen zur Stabilisierung der Laserfrequenz verwendet, beispielsweise unter Verwendung der Pound-Drever-Hall-Methode;
Q-Schalter in Festkörperlasern (wo EOM verwendet wird, um den Laserresonator vor gepulster Strahlung zu schließen);
Aktive Modenkopplung (EOM-Modulationshohlraumverlust oder Phase des Hin- und Rücklichts usw.);
Schaltimpulse in Impulspickern, Verstärkern mit positiver Rückkopplung und Kipplasern.
Veröffentlichungszeit: 11. Oktober 2023