Bộ điều biến quang học, dùng để điều khiển cường độ ánh sáng, phân loại quang điện, quang nhiệt, quang âm, toàn quang, lý thuyết cơ bản về hiệu ứng quang điện.
Bộ điều biến quang là một trong những thiết bị quang học tích hợp quan trọng nhất trong truyền thông quang tốc độ cao và tầm ngắn. Theo nguyên lý điều chế, bộ điều biến ánh sáng có thể được chia thành điện quang, nhiệt quang, âm quang, quang học tổng hợp, v.v., dựa trên lý thuyết cơ bản về các dạng hiệu ứng điện quang, âm quang, từ quang, hiệu ứng Franz-Keldysh, hiệu ứng Stark giếng lượng tử, hiệu ứng tán sắc hạt tải.
Cácbộ điều biến điện quanglà một thiết bị điều chỉnh chiết suất, độ hấp thụ, biên độ hoặc pha của ánh sáng đầu ra thông qua sự thay đổi của điện áp hoặc điện trường. Nó vượt trội hơn các loại bộ điều biến khác về suy hao, công suất tiêu thụ, tốc độ và tích hợp, và cũng là bộ điều biến được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay. Trong quá trình truyền dẫn quang, phát và thu, bộ điều biến quang được sử dụng để điều khiển cường độ ánh sáng, và vai trò của nó rất quan trọng.
Mục đích của điều chế ánh sáng là biến đổi tín hiệu mong muốn hoặc thông tin được truyền đi, bao gồm “loại bỏ tín hiệu nền, loại bỏ nhiễu và chống nhiễu”, để dễ dàng xử lý, truyền tải và phát hiện.
Các loại điều chế có thể được chia thành hai loại chính tùy thuộc vào nơi thông tin được tải vào sóng ánh sáng:
Một là công suất phát của nguồn sáng được điều chế bằng tín hiệu điện; hai là điều chế phát sóng trực tiếp.
Loại trước chủ yếu được sử dụng cho truyền thông quang học, còn loại sau chủ yếu được sử dụng cho cảm biến quang học. Nói ngắn gọn: điều chế nội và điều chế ngoại.
Theo phương pháp điều chế, loại điều chế là:
2) Điều chế pha;
3) Điều chế phân cực;
4) Điều chế tần số và bước sóng.
1.1, điều chế cường độ
Điều chế cường độ ánh sáng là cường độ ánh sáng làm đối tượng điều chế, sử dụng các yếu tố bên ngoài để đo sự thay đổi chậm hoặc nhanh của tín hiệu ánh sáng DC thành sự thay đổi tần số nhanh hơn của tín hiệu ánh sáng, do đó có thể sử dụng bộ khuếch đại chọn tần số AC để khuếch đại, sau đó lượng cần đo liên tục.
1.2, điều chế pha
Nguyên lý sử dụng các yếu tố bên ngoài để thay đổi pha của sóng ánh sáng và đo các đại lượng vật lý bằng cách phát hiện sự thay đổi pha được gọi là điều chế pha quang học.
Pha của sóng ánh sáng được xác định bởi chiều dài vật lý của quá trình truyền ánh sáng, chiết suất của môi trường truyền và sự phân bố của nó, nghĩa là sự thay đổi pha của sóng ánh sáng có thể được tạo ra bằng cách thay đổi các thông số trên để đạt được điều chế pha.
Do máy dò ánh sáng thường không thể cảm nhận được sự thay đổi pha của sóng ánh sáng nên chúng ta phải sử dụng công nghệ giao thoa ánh sáng để biến đổi pha thành sự thay đổi cường độ ánh sáng để có thể phát hiện các đại lượng vật lý bên ngoài, do đó, điều chế pha quang học phải bao gồm hai phần: một là cơ chế vật lý tạo ra sự thay đổi pha của sóng ánh sáng; Thứ hai là sự giao thoa ánh sáng.
1.3. Điều chế phân cực
Cách đơn giản nhất để đạt được điều chế ánh sáng là xoay hai bộ phân cực tương đối với nhau. Theo định lý Malus, cường độ ánh sáng đầu ra là I=I0cos2α
Trong đó: I0 biểu thị cường độ ánh sáng đi qua hai bản phân cực khi mặt phẳng chính là đồng nhất; Alpha biểu thị góc giữa hai mặt phẳng chính của hai bản phân cực.
1.4 Điều chế tần số và bước sóng
Nguyên lý sử dụng các yếu tố bên ngoài để thay đổi tần số hoặc bước sóng ánh sáng và đo các đại lượng vật lý bên ngoài bằng cách phát hiện những thay đổi về tần số hoặc bước sóng ánh sáng được gọi là điều chế tần số và bước sóng ánh sáng.
Thời gian đăng: 01-08-2023