इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर म्हणजे काय

इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर (ईओएम) एक डिव्हाइस आहे जे इलेक्ट्रिकल सिग्नलद्वारे ऑप्टिकल सिग्नलची शक्ती, टप्पा किंवा ध्रुवीकरण नियंत्रित करते. त्याचे मूळ तत्व रेखीय इलेक्ट्रो-ऑप्टिक इफेक्ट (पॉकेल इफेक्ट) वर आधारित आहे. हा प्रभाव स्वतःच प्रकट होतो की लागू केलेले इलेक्ट्रिक फील्ड नॉनलाइनर क्रिस्टलच्या अपवर्तक निर्देशांक बदलाच्या प्रमाणात आहे, ज्यामुळे ऑप्टिकल सिग्नलचे प्रभावी नियंत्रण प्राप्त होते.

काही मॉड्युलेटर फ्रान्झ-कॅल्डिश प्रभावावर आधारित इलेक्ट्रो-शोषक मॉड्युलेटर सारख्या इतर इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल प्रभावांचा वापर करतात, जे शोषण बदलांद्वारे मॉड्युलेशन प्राप्त करतात. ठराविक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर स्ट्रक्चरमध्ये एक पॉकेल्स युनिट आणि सहाय्यक ऑप्टिकल घटक (जसे की ध्रुवीकरण) समाविष्ट आहेत. त्याच्या सामग्रीमध्ये पोटॅशियम डायहाइड्रोजन फॉस्फेट (केडीपी) आणि लिथियम निओबेट (लिनबो) आणि विशेष ध्रुवीकरण पॉलिमर सारख्या अजैविक क्रिस्टल्सचा समावेश आहे. भिन्न सामग्री भिन्न शक्ती आणि वारंवारता आवश्यकतांसाठी योग्य आहेत.

फेज मॉड्युलेटर हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचा सर्वात सोपा प्रकार आहे, जो इलेक्ट्रिक फील्डद्वारे लेसर बीमचा टप्पा विलंब बदलतो. ध्रुवीकरण स्थिती स्थिर ठेवण्यासाठी इनपुट ध्रुवीकरण क्रिस्टल ऑप्टिकल अक्षासह संरेखित करणे आवश्यक आहे. या प्रकारचे मॉड्युलेटर बहुतेकदा ऑप्टिकल रेझोनेटरच्या वारंवारता देखरेख आणि स्थिरीकरणासाठी किंवा निश्चित-वारंवारता साइनसॉइडल मॉड्युलेशन आवश्यक असलेल्या परिस्थितींमध्ये उच्च मॉड्यूलेशन खोली प्राप्त करण्यासाठी वापरली जाते. तथापि, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर वारंवारता मॉड्यूलेशनमध्ये मर्यादित आहेत कारण ते ऑप्टिकल वारंवारतेमध्ये सतत रेषात्मक बदलांचे समर्थन करू शकत नाहीत.

ध्रुवीकरण मॉड्युलेटर क्रिस्टल दिशा किंवा इलेक्ट्रिक फील्डची दिशा समायोजित करून आणि वेव्ह प्लेटची वैशिष्ट्ये नियंत्रित करण्यासाठी व्होल्टेजचा वापर करून आउटपुट लाइटची ध्रुवीकरण स्थिती बदलते. उदाहरणार्थ, जेव्हा इनपुट रेषात्मक ध्रुवीकरण प्रकाश असेल तेव्हा आउटपुट लंबवर्तुळ ध्रुवीकरण किंवा रेषीय ध्रुवीकरण दिशेने 90 ° रोटेशन दर्शवू शकते. यादृच्छिक ड्राइव्ह सिग्नलसह एकत्रित, एक वारंवारता विरोधी प्रभाव प्राप्त केला जाऊ शकतो. एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन सहसा पॉकेल सेल आणि पोलरायझरच्या संयोजनात पूर्ण केले जाते, जे ध्रुवीकरण स्थिती बदलून प्रसारित प्रकाशाच्या तीव्रतेवर परिणाम करते. आणखी एक तांत्रिक मार्ग म्हणजे फेज मॉड्यूलेशनला मोठेपणा मॉड्यूलेशनमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी माच-झेंडर इंटरफेरोमीटर वापरणे. ही पद्धत त्याच्या टप्प्यातील स्थिरतेच्या फायद्यामुळे एकात्मिक ऑप्टिक्समध्ये मोठ्या प्रमाणात वापरली जाते.

याव्यतिरिक्त, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर वेगवान स्विचिंगद्वारे नाडी निवड किंवा लेसर पोकळी डंप फंक्शन साध्य करण्यासाठी ऑप्टिकल स्विच म्हणून देखील वापरला जाऊ शकतो. तापमान वाहून नेणे ही एक समस्या आहे ज्यास मॉड्युलेटर अनुप्रयोगांमध्ये लक्ष देणे आवश्यक आहे. थर्मल इफेक्टमुळे ऑपरेटिंग पॉईंट शिफ्ट होऊ शकते, ज्याला स्वयंचलित बायस व्होल्टेज नुकसान भरपाई किंवा अ‍ॅथर्मल डिझाइनचा वापर (जसे की डबल पॉकल सेल किंवा फोर क्रिस्टल स्ट्रक्चर) द्वारे ऑफसेट करणे आवश्यक आहे.

इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर अनुप्रयोग आवश्यकतेनुसार रेझोनंट डिव्हाइस आणि ब्रॉडबँड डिव्हाइसमध्ये विभागले जाऊ शकतात. रेझोनंट डिव्हाइस निश्चित फ्रिक्वेन्सीवर कार्यक्षम मॉड्यूलेशन प्राप्त करण्यासाठी एलसी सर्किट्स वापरतात, परंतु त्यांची लवचिकता मर्यादित आहे; ब्रॉडबँड डिव्हाइस विस्तृत वारंवारता श्रेणीचे समर्थन करते आणि लहान-कॅपेसिटन्स पॉकेल सेल्स किंवा ट्रॅव्हल वेव्ह स्ट्रक्चर्सद्वारे उच्च-वारंवारतेच्या प्रतिसादाचे ऑप्टिमायझेशन आवश्यक आहे. ट्रॅव्हल वेव्ह मॉड्युलेटर प्रकाश लाटा आणि मायक्रोवेव्हच्या टप्प्यातील गतीशी जुळवून गीगर्ट्ज बँडमध्ये कार्यक्षम मॉड्यूलेशन प्राप्त करू शकतात. प्लाझमॉन मॉड्युलेटर, एक उदयोन्मुख प्रकार म्हणून, उच्च-गती आणि कमी-शक्ती ऑपरेशन साध्य करण्यासाठी पृष्ठभाग प्लाझमॉन पोलरिटन्स (एसपीपी) वापरा, जे अनन्य क्षमता दर्शवितात. इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर निवडताना, एकाधिक की गुणधर्मांचा विस्तृत विचार केला जाणे आवश्यक आहे: छिद्र आकार उच्च उर्जा आवश्यकतांशी जुळणे आवश्यक आहे, क्रिस्टल गुणवत्ता आणि इलेक्ट्रोड भूमिती मॉड्युलेशनच्या एकसमानतेवर परिणाम करते; अल्ट्राशॉर्ट पल्स अनुप्रयोगांमध्ये नॉनलाइनर प्रभाव आणि फैलाव लक्षात घेणे आवश्यक आहे; ध्रुवीकरण देखभाल क्षमता, फेज आणि एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशनचे क्रॉस-इफेक्ट्स आणि पायझोइलेक्ट्रिक प्रभावांमुळे उद्भवणारी यांत्रिक कंपन देखील मूल्यांकन करणे आवश्यक आहे.

याव्यतिरिक्त, थर्मल मॅनेजमेंट, प्रतिबिंबितविरोधी चित्रपटाची गुणवत्ता आणि ऑप्टिकल पथ डिझाइन अंतर्भूत तोटा आणि दीर्घकालीन स्थिरतेसाठी गंभीर आहे. इलेक्ट्रॉनिक ड्रायव्हरची जुळणी देखील गंभीर आहे आणि मॉड्युलेटर कॅपेसिटन्स आणि ड्राइव्ह व्होल्टेज आवश्यकतांनुसार डिझाइन करणे आवश्यक आहे. सुसंगतता सुनिश्चित करण्यासाठी मॉड्युलेटरच्या समान पुरवठादाराकडून खरेदी करण्याची शिफारस केली जाते. इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरमध्ये लेसर पॉवर मॉड्युलेशन (जसे की हाय-स्पीड ऑप्टिकल कम्युनिकेशन्स आणि लेसर प्रिंटिंग), लेसर फ्रीक्वेंसी स्टेबिलायझेशन (जसे की पाउंड-ड्रीव्हर-हॉल पद्धत), क्यू-स्विचिंग आणि सॉलिड-स्टेट लेसरचे सक्रिय मोड लॉकिंग आणि नाडी निवड आणि पुनर्जन्म एम्प्लिफायर्स यासह विस्तृत अनुप्रयोग आहेत. त्याची वेगवान प्रतिसाद आणि उच्च-अचूकता वैशिष्ट्ये आधुनिक फोटॉनिक तंत्रज्ञानामध्ये एक अपरिहार्य घटक बनवतात. भविष्यात साहित्य आणि एकत्रीकरण तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर अधिक अत्याधुनिक अनुप्रयोगांमध्ये महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावतील.