电光调制器

调制器

电光调制器是利用某些电光晶体，如铌酸锂晶体(LiNb03)、砷化镓晶体(GaAs)和钽酸锂晶体(LiTa03)的电光效应制成的调制器。电光效应即当把电压加到电光晶体上时，电光晶体的折射率将发生变化，结果引起通过该晶体的光波特性的变化，实现对光信号的相位、幅度、强度以及偏振状态的调制.

原理

电光调制器的基础是电光效应。根据电光晶体的折射率变化量和外加电场强度的关系，电光效应可分为线性电光效应(泡克耳斯效应)和二次电光效应(克尔效应)。因为线性电光效应比二次电光效应的作用效果明显，因此实际中多用线性电光调制器对光波进行调制。线性电光调制器可分为纵向的和横向的。在纵向的调制器中，电场平行于光的传播方向，而横向调制器的电场则垂直于光传播的方向。

应用

电光调制器有很多用途。相位调制器可用于相干光纤通信系统，在密集波分复用光纤系统中用于产生多光频的梳形发生器，也能用作激光束的电光移频器。

电光调制器有良好的特性，可用于光纤有线电视（CATV）系统、无线通信系统中基站与中继站之间的光链路和其他的光纤模拟系统。

电光调制器除了用于上述的系统中用于产生高重复频率、极窄的光脉冲或光孤子（Soliton），在先进雷达的欺骗系统中用作为光子宽带微波移相器和移频器，在微波相控阵雷达中用作光子时间延迟器，用于光波元件分析仪，测量微弱的微波电场等。

类型

M-Z干涉仪式调制器

输入光波经过一段光路后在一个Y分支处被分成相等的两束，分别通过两光波导传输，光波导是由电光材料制成的，其折射率随外加电压的大小而变化，从而使两束光信号到达第2个Y分支处产生相位差。若两束光的光程差是波长的整数倍，两束光相干加强；若两束光的光程差是波长的1/2，两束光相干抵消，调制器输出很小.因此通过控制电压就能对光信号进行调制。

定向耦合式调制器

定向耦合式调制器是由平行且距离很小的两个光波导组成，其中一个波导的光能耦合到另一个波导内，电极电场的作用是改变波导的传播特性和促进两波导间的横向光耦合。在光的一个耦合周期内，当电极上无电压时，一个波导内传输的光将完全耦合到另一个波导输出；当电极上有电压时，进入一个波导内的光，耦合后将完全再返回到原波导中传播和输出.因此光信号就受到了控制电压的调制。

F-P型调制器

F-P型调制器是利用两端面的反射来形成F-P腔，光波在F-P腔中的相位延迟随波导电极上所加电压引起的折射率的变化而变化，输出光强也作相应的变化，从而实现对入射光信号的调制。

与其他结构形式的调制器(M-Z干涉仪式调制器、定向耦合式调制器等)相比，F-P型调制器具有调制灵敏度高的特点，因此在光传感，光通信等方面有重要用途。

Si基光调制器

Si基光调制器是借助于Si晶体的电光效应而实现调制的。对于Si这样的材料来说，由于晶体的对称性，非线性电光普克尔效应发生在未应变的纯Si中，在半导体材料中，增大电光相互作用的最好方法：一种是热光效应;另一种是载流子注入。

双输出电光强度调制器

双输出电光强度调制器一般采用M-Z型结构，其调制原理与M-Z干涉仪电光调制器相似，只是将M-Z干涉仪的第2个Y形分支换成一个3dB耦合器，从而使该调制器具有两个光输出口，由于每个输出口具有50%的光输出，可以使用一个输出对信号进行监测，从而进一步改善载噪比。这种调制器在模拟光纤（CATV）和纤维光学传感器中得到了广泛的应用。

截止式调制器

截止式调制器当不加电压时，波导恰好处于最低阶模的截止点，而当加上调制电压时，调制电场通过电光效应使波导折射率增加，导致最低阶模高于截止点而使光导通，从而实现对光波的调制。

薄膜调制器

随着薄膜技术的发展，特别是可选薄膜材料的增多，薄膜调制器技术倍受关注.E/O有机聚合物高速调制器的研究始于1990年，由于有机聚合物材料相对于无机材料具有许多优点，因此发展十分迅速，有望制成超高速调制器。

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