Модуляция эллиптичности поляризации излучения в световоде наиболее эффективно происходит при анизотропно-поперечных деформационных возмущениях его участка. В поляризационных модуляторах, распространенные конструкции которых изображены на рис. 4, модуляция эллиптичности поляризации проходящей оптической волны осуществляется путем изменения двулучепреломления волоконного световода при его анизотропно-поперечных деформациях. В случае модулятора (рис. 4, а) световод деформируется между одним из ребер пьезокерамической пластинки [рис. 4, 2] и стеклянной подложкой [рис. 4, 4], на которой он может фиксироваться клеевым соединением. В общем случае подложка может быть выполнена из другого материала, модуль Юнга которого должен быть не меньше модуля Юнга материала световода. Выполнение этого требования необходимо, чтобы в световоде индуцировались преимущественно анизотропные деформации. Также необходимо обратить внимание на шероховатость сжимающих световод пластин, так как последние могут приводить к паразитной модуляции интенсивности излучения вследствие микроизгибной утечки света. Вместо пьезокерамического преобразователя в этом модуляторе может использоваться магнитострикционный , а в более низкочастотной области — электромеханическое реле.
Рисунок 4 –Распространённые конструкции волоконно-оптических поляризационных модуляторов 1-прёмный блок; 2-пъезокерамический преобразователь; 3-волоконный световод; 4-стеклянная пластина; 5-основание.
В модуляторе, изображенном на рис. 4, б, используются колебания пьезокерамической пластинки по толщине. Для исключения ее перекоса подкладывается дополнительный отрезок световода, расположенный параллельно основному. В работе использовались аналогичные модуляторы, только между пьезокерамическим: преобразователем и световодом помещалась дополнительная тонкая стеклянная прокладка. Между двумя стеклянными пластинами размещен световод, изображённый на рис. 3, в.
При работе модуляторов абсолютные деформации световода не превышают ≈1 ... 0,1 мкм. В таких условиях их сборка может осуществляться как с помощью механических деталей, так и на основе клеевых соединений.
Электрооптические модуляторы работают, используя зависимость оптических характеристик любой среды, например показателя преломления и поляризации света, от распределения связанных зарядов (электронов и ионов) в среде. Под действием приложенного электрического поля распределение зарядов меняется, что приводит к изменению так называемого эллипсоида показателей преломления и состояния поляризации.
Линейный эффект Поккельса возникает в средах, не имеющих центральной
симметрии. На практике он проявляется во вращении плоскости поляризации входной
световой волны при приложении напряжения к кристаллу, по причине изменения в
кристалле показателей преломления по направлениям осей x и y (т.е. изменения
эллипсоида показателей преломления). Для некоторых кристаллов (например,
ниобата лития) этот поворот может достигать 90° в зависимости от приложенного
напряжения. Если поместить такой кристалл (называемый ячейкой Поккельса (ЯП))
между двумя поляризационными фильтрами (линейным поляризатором и анализатором)
с углом в 90° между их плоскостями поляризации (рис 5), получится модулятор.
При отсутствии напряжения на ЯП плоскость поляризации луча дополнительно не
вращается и световой луч, плоскополяризованный линейным поляризатором на входе,
не проходит через анализатор на выход модулятора. При максимальном напряжении
на ЯП она будет поворачивать плоскость поляризации практически на 90° вправо,
плоскости поляризации луча на выходе ячейки и анализатора совпадут, обеспечивая
полное прохождение входного луча на выход модулятора.
Таким образом, ЯП позволяет модулировать световую волну по интенсивности путем амплитудной модуляции напряжения, подаваемого на эту ячейку. Частота модуляции может превышать 10 ГГц, глубина модуляции достигает 99,9%.
Наиболее типичным примером является модулятор, выполненный на основе диффузионных канальных оптических волноводах [ОВ], полученных диффузией Ti в подложки LiNbO3 различной ориентации. В зависимости от среза подложки LiNbO3 выбирают соответствующее расположение электродов модулятора: для X- и Y-срезов электроды располагаются рядом с ОВ, так что при модуляции используется горизонтальна составляющая управляющего электрического поля eII, а для Z-среза один из электродов располагают на самом волноводе, а второй рядом с ним, чтобы использовать вертикальную составляющую управляющего электрического поля e^ (рис. 6, а,б) Во втором случае для уменьшения потерь в ВО на его поверхность дополнительно наносят тонкий изолирующий слой диэлектрика, например SiO2, на который затем наносят слой металла. Третий вариант расположения электродов (рис. 6, в) применяется в электрооптических модуляторах и переключателях на основе полупроводниковых материалов, в которых ОВ расположен на проводящей подложке, например из полупроводниковых соединены AIIIBIV. В этом случае модуляция в ОВ осуществляется также с помощью вертикальной составляющей управляющего электрического поля e^.
Рисунок 6 – Расположение
электродов волоконного модулятора (переключателя): а) копланарная
система электродов для диэлектрических ОВ с горизонтальной составляющей поля eII ; б) то же с вертикальной
составляющей электрического поля e^ ; в) полосковая система электродов для
полупроводниковых ОВ на проводящей подложке; 1-электроды; 2-ОВ; 3-подложка.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.