Ein elektrooptischer Modulator (EOM) steuert die Leistung, Phase und Polarisation eines Laserstrahls durch elektronische Steuerung des Signals.
Der einfachste elektrooptische Modulator ist ein Phasenmodulator, der nur aus einer Pockels-Box besteht, bei der ein elektrisches Feld (durch eine Elektrode an den Kristall angelegt) die Phasenverzögerung des Laserstrahls ändert, nachdem dieser in den Kristall eintritt. Der Polarisationszustand des einfallenden Strahls muss normalerweise parallel zu einer der optischen Achsen des Kristalls sein, damit sich der Polarisationszustand des Strahls nicht ändert.
In manchen Fällen ist nur eine sehr kleine Phasenmodulation (periodisch oder aperiodisch) erforderlich. Beispielsweise wird EOM üblicherweise zur Steuerung und Stabilisierung der Resonanzfrequenz optischer Resonatoren verwendet. Resonanzmodulatoren werden üblicherweise in Situationen eingesetzt, in denen eine periodische Modulation erforderlich ist und eine große Modulationstiefe mit nur einer moderaten Ansteuerspannung erreicht werden kann. Manchmal ist die Modulationstiefe sehr groß und es entstehen viele Nebenkeulen (Lichtkammgenerator, Lichtkamm) im Spektrum.
Polarisationsmodulator
Abhängig von der Art und Richtung des nichtlinearen Kristalls sowie der Richtung des tatsächlichen elektrischen Feldes hängt die Phasenverzögerung auch von der Polarisationsrichtung ab. Daher kann die Pockels-Box mehrfach spannungsgesteuerte Wellenplatten erkennen und auch zur Modulation von Polarisationszuständen verwendet werden. Bei linear polarisiertem Eingangslicht (normalerweise in einem Winkel von 45° zur Kristallachse) ist die Polarisation des Ausgangsstrahls normalerweise elliptisch und nicht einfach um einen Winkel gegenüber dem ursprünglichen linear polarisierten Licht gedreht.
Amplitudenmodulator
In Kombination mit anderen optischen Elementen, insbesondere mit Polarisatoren, können Pockels-Boxen für andere Modulationsarten verwendet werden. Der Amplitudenmodulator in Abbildung 2 verwendet eine Pockels-Box, um den Polarisationszustand zu ändern, und verwendet dann einen Polarisator, um die Änderung des Polarisationszustands in eine Änderung der Amplitude und Leistung des übertragenen Lichts umzuwandeln.
Zu den typischen Anwendungen elektrooptischer Modulatoren gehören:
Modulieren der Leistung eines Laserstrahls, beispielsweise für Laserdruck, digitale Hochgeschwindigkeitsdatenaufzeichnung oder optische Hochgeschwindigkeitskommunikation;
Wird in Laserfrequenzstabilisierungsmechanismen 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.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 11. Okt. 2023