Stručný úvod do technologie laserových modulátorů

Stručný úvod do laserumodulátortechnologie
Laser je vysokofrekvenční elektromagnetická vlna, která díky své dobré koherenci, podobně jako tradiční elektromagnetické vlny (používané v rádiu a televizi), slouží jako nosná vlna pro přenos informací. Proces načítání informace do laseru se nazývá modulace a zařízení, které tento proces provádí, se nazývá modulátor. V tomto procesu laser působí jako nosná vlna, zatímco nízkofrekvenční signál, který informaci přenáší, se nazývá modulovaný signál.
Laserová modulace se obvykle dělí na vnitřní modulaci a vnější modulaci dvěma způsoby. Vnitřní modulace: označuje modulaci v procesu laserového kmitání, tj. modulaci signálu za účelem změny parametrů kmitání laseru, a tím ovlivnění výstupních charakteristik laseru. Existují dva způsoby vnitřní modulace: 1. Přímé ovládání čerpacího napájení laseru pro nastavení intenzity laserového výstupu. Použitím signálu k ovládání laserového napájení lze signálem ovládat sílu laserového výstupu. 2. Modulační prvky jsou umístěny v rezonátoru a jejich fyzikální vlastnosti jsou řízeny signálem a poté se mění parametry rezonátoru, aby se dosáhlo modulace laserového výstupu. Výhodou vnitřní modulace je vysoká účinnost modulace, ale nevýhodou je, že protože modulátor je umístěn v dutině, zvyšuje se ztráta v dutině, snižuje se výstupní výkon a šířka pásma modulátoru je také omezena propustným pásmem rezonátoru. Externí modulace: znamená, že po vytvoření laseru je modulátor umístěn na optické dráze vně laseru a fyzikální vlastnosti modulátoru se mění s modulovaným signálem. Když laser prochází modulátorem, dochází k modulaci určitého parametru světelné vlny. Výhodou externí modulace je, že výstupní výkon laseru není ovlivněn a šířka pásma regulátoru není omezena propustným pásmem rezonátoru. Nevýhodou je nízká účinnost modulace.
Laserovou modulaci lze podle jejích modulačních vlastností rozdělit na amplitudovou modulaci, frekvenční modulaci, fázovou modulaci a modulaci intenzity. 1. amplitudová modulace: amplitudová modulace je oscilace, při které se amplituda nosné vlny mění podle zákona modulovaného signálu. 2. frekvenční modulace: modulace signálu za účelem změny frekvence laserového kmitání. 3. fázová modulace: modulace signálu za účelem změny fáze laserového kmitání.

Elektrooptický modulátor intenzity
Princip elektrooptické modulace intenzity spočívá v realizaci modulace intenzity podle interferenčního principu polarizovaného světla s využitím elektrooptického efektu krystalu. Elektrooptický efekt krystalu se vztahuje k jevu, kdy se index lomu krystalu mění působením vnějšího elektrického pole, což vede k fázovému rozdílu mezi světlem procházejícím krystalem v různých polarizačních směrech, a tím se mění polarizační stav světla.

Elektrooptický fázový modulátor
Princip elektrooptického fázového modulování: fázový úhel laserového kmitání se mění podle pravidla modulace signálu.

Kromě výše uvedené elektrooptické modulace intenzity a elektrooptické fázové modulace existuje mnoho druhů laserových modulátorů, jako například transverzální elektrooptický modulátor, elektrooptický modulátor postupné vlny, Kerrův elektrooptický modulátor, akusticko-optický modulátor, magnetooptický modulátor, interferenční modulátor a prostorový modulátor světla.