Breve introdução à tecnologia de moduladores a laser

Breve introdução ao lasermoduladortecnologia
O laser é uma onda eletromagnética de alta frequência que, devido à sua boa coerência, assim como as ondas eletromagnéticas tradicionais (como as usadas em rádio e televisão), atua como uma onda portadora para transmitir informações. O processo de carregar informações no laser é chamado de modulação, e o dispositivo que realiza esse processo é chamado de modulador. Nesse processo, o laser atua como portadora, enquanto o sinal de baixa frequência que transmite a informação é chamado de sinal modulado.
A modulação a laser geralmente é dividida em modulação interna e modulação externa. Modulação interna: refere-se à modulação durante o processo de oscilação do laser, ou seja, modulando o sinal para alterar os parâmetros de oscilação do laser, afetando assim as características de saída do laser. Existem duas maneiras de modulação interna: 1. Controlar diretamente a fonte de alimentação do laser para ajustar a intensidade da saída do laser. Ao usar o sinal para controlar a fonte de alimentação do laser, a intensidade da saída do laser pode ser controlada pelo sinal. 2. Os elementos de modulação são colocados no ressonador, e as características físicas desses elementos de modulação são controladas pelo sinal, e então os parâmetros do ressonador são alterados para obter a modulação da saída do laser. A vantagem da modulação interna é a alta eficiência de modulação, mas a desvantagem é que, como o modulador está localizado na cavidade, isso aumentará a perda na cavidade, reduzindo a potência de saída, e a largura de banda do modulador também será limitada pela banda de passagem do ressonador. Modulação externa: significa que, após a formação do laser, o modulador é colocado no caminho óptico, fora do laser, e as características físicas do modulador são alteradas com o sinal modulado. Quando o laser passa pelo modulador, um determinado parâmetro da onda de luz é modulado. As vantagens da modulação externa são que a potência de saída do laser não é afetada e a largura de banda do controlador não é limitada pela banda de passagem do ressonador. A desvantagem é a baixa eficiência de modulação.
A modulação a laser pode ser dividida em modulação de amplitude, modulação de frequência, modulação de fase e modulação de intensidade, de acordo com suas propriedades de modulação. 1. Modulação de amplitude: a modulação de amplitude consiste na oscilação da amplitude da portadora de acordo com a lei do sinal modulado. 2. Modulação de frequência: modula o sinal alterando a frequência da oscilação do laser. 3. Modulação de fase: modula o sinal alterando a fase da oscilação do laser.

Modulador de intensidade eletro-óptico
O princípio da modulação eletro-óptica de intensidade consiste em realizar a modulação de intensidade de acordo com o princípio da interferência da luz polarizada, utilizando o efeito eletro-óptico do cristal. O efeito eletro-óptico do cristal refere-se ao fenômeno em que o índice de refração do cristal se altera sob a ação de um campo elétrico externo, resultando em uma diferença de fase entre a luz que atravessa o cristal em diferentes direções de polarização, de modo que o estado de polarização da luz se altera.

Modulador de fase eletro-óptico
Princípio da modulação de fase eletro-óptica: o ângulo de fase da oscilação do laser é alterado pela regra do sinal modulador.

Além da modulação de intensidade eletro-óptica e da modulação de fase eletro-óptica mencionadas acima, existem muitos outros tipos de moduladores a laser, como o modulador eletro-óptico transversal, o modulador de onda progressiva eletro-óptica, o modulador eletro-óptico de Kerr, o modulador acusto-óptico, o modulador magneto-óptico, o modulador de interferência e o modulador espacial de luz.