电光强度调制器

电光强度调制器是用于控制光在光通信系统及其他应用中的强度的设备。它们基于电光效应工作，即材料在施加电场时折射率的变化。

关键组件

• 电光材料：常用材料包括铌酸锂（LiNbO₃）和钛酸钾磷酸盐（KTP）。
• 电极：用于在电光材料上施加电场。
• 光波导：在电光材料内部引导光的通道。

工作机制

电光强度调制器基于电光效应工作。输入光信号通过光束分 splitter 分成两个相干光束。每个光束通过不同的路径，通常是在电光材料内部。沿路径放置的电极对材料施加电场，改变其折射率。折射率的变化导致光在材料中传播时发生相位偏移。相位偏移的大小取决于电场的强度。

两个光束随后被重新组合。由于它们的相位因电场的不同而发生了变化，因此它们相互干涉。干涉可以是建设性的或破坏性的，这取决于两个光束之间的相对相位差。这种干涉改变了输出光的强度。通过改变电场，可以控制相位差，从而控制光的强度。这使得根据施加的电信号调制光的强度成为可能。

优点：

• 高速调制
• 对光强度的精确控制
• 与其他光学组件兼容

缺点：

• 需要高电压以实现显著调制
• 制造和对准可能比较复杂
• 材料限制（例如，热和光学特性）

应用

由于能够精确控制光的强度，电光强度调制器在各个领域有广泛的应用。以下是一些主要应用：

1. 电信

高速数据传输

• 光纤通信：电光调制器在高速数据传输中用于调制光信号。它们能够将数字数据编码到光载波上，以实现远距离通信。
• 密集波长分复用（DWDM）：用于调制不同波长的光，以在单根光纤上复用多个信号，提高带宽和效率。

2. 激光系统

激光强度控制

• 激光调制：在科学、医疗和工业应用中控制激光束的强度。用于精密切割、焊接和医疗手术。
• 脉冲整形：生成特定脉冲形状和持续时间以满足激光加工和医疗激光治疗等应用的要求。

3. 信号处理

光信号处理

• 光计算：在光计算系统中实现逻辑操作和信号处理任务，相比电子计算提供更高的速度和带宽。
• 模拟信号处理：用于需要高速模拟信号调制的系统，如雷达和电子战系统。

4. 测量与传感

精密测量

• 干涉仪：电光调制器用于干涉仪中进行精密测量，例如计量学和表面轮廓测量。
• 激光雷达系统：用于光探测与测距（LiDAR）系统，用于遥感和3D地图应用，包括自动驾驶汽车和地理测绘。

5. 量子光学与通信

量子信息处理

• 量子密钥分发（QKD）：调制光以实现安全的量子通信系统，使加密密钥的传输具备高安全性。
• 量子计算：用于量子光学实验和量子计算，以操控和控制光的量子态。

6. 医疗应用

生物医学成像

• 光学相干断层扫描（OCT）：在OCT系统中调制光，以实现对生物组织的高分辨率成像，应用于眼科和其他医学领域。
• 激光治疗：控制治疗激光的强度，以实现精确的医疗治疗，如光动力治疗和激光手术。