
【電】 electromechanical light modulation
electric field
【計】 electric field
【化】 electric field
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【醫】 light; phot-; photo-
confect; modulate
【計】 delta modulation; MOD; modulation
【醫】 modulation
電場光調制(Electric Field Optical Modulation)是指通過外部電場改變介質光學特性的技術手段,其核心原理基于電光效應(Electro-Optic Effect)。該效應表現為:當外加電場作用于某些晶體或半導體材料時,材料的折射率會隨電場強度發生線性(普克爾斯效應)或非線性(克爾效應)變化,從而實現對光波振幅、相位或偏振态的精确調控。
根據《光電工程手冊》定義,典型調制方式包含:
該技術在現代光通信系統中具有關鍵應用價值,例如光纖通信中的高速光調制器(可達100 GHz帶寬)、量子光學實驗中的精密光場控制等。斯坦福大學光子學研究中心的實驗數據顯示,采用砷化镓(GaAs)材料的電光調制器可實現高達0.5 pm/V的電光系數,顯著提升了調制效率。
相關理論可參考Born & Wolf所著《光學原理》中關于介質極化的數學描述: $$ Delta n = frac{1}{2}nrE $$ 其中n為折射率,r為電光系數,E為外加電場強度。該公式定量揭示了電場強度與折射率變化的線性關系。
電場光調制(通常稱為電光調制)是一種通過外加電場改變材料光學性質,從而調控光波參數(如強度、相位、振幅等)的技術。以下是其核心要點:
電光調制的物理基礎是電光效應,即某些晶體材料在外加電場作用下折射率發生變化的現象。這種效應分為兩類:
根據電場方向與光傳播方向的關系,分為兩種類型:
以橫向調制為例,光通過晶體後兩分量的相位差公式為: $$ Delta phi = frac{pi}{lambda} left( n_{x'} - nz right) l + frac{pi}{lambda} gamma{41} frac{V l}{d} $$ 其中,( V )為外加電壓,( gamma_{41} )為電光系數,( l )和( d )分别為晶體長度和厚度。
電光調制器是光通信、激光顯示、光學傳感的核心器件,尤其在高速光纖通信中,可實現對光信號的編碼與傳輸控制。
如需進一步了解調制器結構或具體材料特性,可參考、4中關于铌酸锂晶體的橫向調制案例。
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