
【电】 electromechanical light modulation
electric field
【计】 electric field
【化】 electric field
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【医】 light; phot-; photo-
confect; modulate
【计】 delta modulation; MOD; modulation
【医】 modulation
电场光调制(Electric Field Optical Modulation)是指通过外部电场改变介质光学特性的技术手段,其核心原理基于电光效应(Electro-Optic Effect)。该效应表现为:当外加电场作用于某些晶体或半导体材料时,材料的折射率会随电场强度发生线性(普克尔斯效应)或非线性(克尔效应)变化,从而实现对光波振幅、相位或偏振态的精确调控。
根据《光电工程手册》定义,典型调制方式包含:
该技术在现代光通信系统中具有关键应用价值,例如光纤通信中的高速光调制器(可达100 GHz带宽)、量子光学实验中的精密光场控制等。斯坦福大学光子学研究中心的实验数据显示,采用砷化镓(GaAs)材料的电光调制器可实现高达0.5 pm/V的电光系数,显著提升了调制效率。
相关理论可参考Born & Wolf所著《光学原理》中关于介质极化的数学描述: $$ Delta n = frac{1}{2}nrE $$ 其中n为折射率,r为电光系数,E为外加电场强度。该公式定量揭示了电场强度与折射率变化的线性关系。
电场光调制(通常称为电光调制)是一种通过外加电场改变材料光学性质,从而调控光波参数(如强度、相位、振幅等)的技术。以下是其核心要点:
电光调制的物理基础是电光效应,即某些晶体材料在外加电场作用下折射率发生变化的现象。这种效应分为两类:
根据电场方向与光传播方向的关系,分为两种类型:
以横向调制为例,光通过晶体后两分量的相位差公式为: $$ Delta phi = frac{pi}{lambda} left( n_{x'} - nz right) l + frac{pi}{lambda} gamma{41} frac{V l}{d} $$ 其中,( V )为外加电压,( gamma_{41} )为电光系数,( l )和( d )分别为晶体长度和厚度。
电光调制器是光通信、激光显示、光学传感的核心器件,尤其在高速光纤通信中,可实现对光信号的编码与传输控制。
如需进一步了解调制器结构或具体材料特性,可参考、4中关于铌酸锂晶体的横向调制案例。
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