光通信用の光強度変調器

電気光学変調器(EOM)は電気光学効果を示す信号制御素子が光のビームを変調するために使われている光学デバイスである。変調はビームの位相、周波数、振幅、または偏光のいずれに影響していてもよい。変調がギガヘルツ範囲内に延びる変調帯域幅は、レーザ制御変調器の使用により可能である。

 

電気光学効果は、DCまたは低周波電界の印加に起因する材料の屈折率の変化である。これは、材料を構成する分子の位置、向き、または形状を歪める力によって引き起こされる。 一般的に、非線形光学材料(有機ポリマーは、最速の応答速度を有するため、このアプリケーションに最適である)は入射静電気または低周波光場と合わさって、その屈折率が変調される。

EOMの中で最も単純なものは、屈折率が局所的な電界の強さの関数であるニオブ酸リチウムなどの結晶で構成されている。これは、ニオブ酸リチウムが電界にさらされている場合、光がそれを通る際によりゆっくりと移動することを意味する。しかし、結晶を出る光の位相は、その光が結晶を通過するのにかかった時間の長さに正比例する。従って、EOMから出射するレーザ光の位相を、結晶の電界を変えることによって制御することができるのである。

電場は液晶を横切る平行板コンデンサを配置することによって起こせることに留意すること。平行板コンデンサ内部の電場は電位に線形的に依存することから、屈折率は電場に(ポッケルス効果が支配する結晶のため)、位相は屈折率に、位相変調はEOMに印加される電位にそれぞれ線形的に依存する必要がある。

πの位相変化を誘起するために必要な電圧を半波長電圧(Vπ)という。ポッケルスセルの半波長電圧は数百~数千ボルトなため高電圧増幅器が必要。適当な電子回路であれば、数ナノ秒以内にこのような大きな電圧を切り替えることができるため、EOMの高速光スイッチとしての使用を可能にする。

偏光子が使用されていない場合、液晶装置は電気光学位相変調器である。

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