关于光调制器介绍

[拼音]：guangtiaozhiqi

[外文]：optical modulators

一种改变光束参量传输信息的器件，这些参量包括光波的振幅、频率、位相或偏振态。舰船之间的灯光通信就是一个常见的例子。过去常采用由电动机带动的开槽圆盘或调制盘实现对光的调制。近来在要求快速传输信息时常采用电光调制器和声光调制器，也有采用磁光调制器、吸收调制器和干涉调制器的。下面简要地介绍二种最常见的光调制器。

利用光波通过电光材料（见光功能材料）时，由于该材料的折射率与施加在它上面的电场强度有关，使出射光波的位相、偏振态等特性发生改变，从而达到调制光束的目的。

如果电光材料折射率改变量与调制电压呈线性关系，所产生的效应就称为线性电光效应或泡克耳斯效应。典型的线性电光材料有磷酸二氢钾 (KDP)类晶体、铌酸锂晶体等。如果电光材料折射率改变量与调制电压二次方成正比，则称为光学克尔效应，典型的这类电光材料有硝基苯、锂铌酸钾等。

附图展示了一种典型的对光振幅进行调制的电光调制器。二块正交安置的偏振片之间插入一块KDP晶体，光的传播方向及电场施加方向都沿晶体的光轴z方向，而晶体的另两个主轴x、y分别平行于起偏器和检偏器的偏振方向。当施加电场E时，由于泡克耳斯效应，使偏振方向为x的入射光波进入晶体后产生双折射：在±45°的两侧分解成两个偏振分量，这两个分量的折射率差Δn 与电场E成线性关系。于是造成两个分量位相上的差异。当光线射出晶体后，合成光波的偏振态发生变化。例如位相差为零时，射出晶体后光波的偏振态仍为x方向，它被检偏器所拦截，使输出光强为零；而当位相差为π 时，出射光波偏振态旋转90°（平行y方向），因而畅通无阻地通过检偏器，使输出光强达到最大。由此可见，改变电场强度E的频率和幅度，即可对输出光的频率、振幅（或光强）进行调制。

声波是一种机械应力波，它在媒质中传播时，由于光d效应会使媒质折射率产生周期性变化，这种周期性的变化可以看成栅距为声波长的相栅。当光波、声波同时作用在声光媒质中，光波犹如通过一块相栅而产生衍射，衍射光的光强、频率等特性受到声场强度及声频的调制。声光调制器就是基于上述现象（称为声光效应）实现对光束进行调制的光调制器。

电光调制器、声光调制器可以根据特定的条件形成各种类型的、功能各异的光调制器。衡量光调制器性能的主要指标之一是调制带宽。行波型电光调制器带宽已达到109赫。它们的另一种特殊形式是薄膜调制器。由于薄膜调制器体积小，并可将它放在单块基片上和其他微型光学器件相连，从而构成一个小巧紧凑的光学系统，这就使得它在光通信和集成光学中起着重大作用。

还有一种直接调制的方法，即把要传递的信息通过相应的电信号直接加到发光二极管或半导体激光器上，从而发出受调制的光束。这种把发射和调制统一在一个器件中的方法十分经济方便，在光通信等领域获得了广泛的应用。