レーザー変調器の分類と変調方式

レーザー変調器の分類と変調方式

レーザー変調器これは一種の制御レーザー部品であり、結晶やレンズなどの部品ほど基本的なものではなく、レーザーほど高度に集積されたものでもない。レーザー装置は、デバイスクラスの製品の高度な統合、タイプ、および機能です。光波の複雑な表現から、光波に影響を与える要因は強度 A(r)、位相 Φ(r)、周波数 ω、および伝搬方向の 4 つの側面であることがわかります。これらの要因を制御することで光波の状態を変えることができ、対応するレーザー変調器は、強度変調器位相変調器、周波数シフター、偏向器。

1. 強度変調器：レーザーの強度または振幅を変調するために使用され、光減衰器、光ゲートが最も代表的ですが、時間分割器、電力安定化器、ノイズ減衰器などの集積デバイスや装置も含まれます。

2. 位相変調器: ビームの位相を制御するために使用され、位相の増加は遅延、位相の減少は先行と呼ばれます。位相変調器には多くの種類があり、その動作原理は大きく異なります。例えば、光弾性変調器、LN高速電気光学位相変調器、液晶可変位相遅延シートなどは、すべて異なる動作原理に基づく位相変調器です。

3. 周波数シフター：光波の周波数を変更するために使用され、ハイエンドのレーザーシステムやマッピング装置で広く使用されており、音響光学周波数シフターが代表的な例です。

4.偏向器：ビーム伝搬の方向を変えるために使用され、従来のガルバノメータシステムがその一つであり、その他に高速MEMSガルバノメータ、電気光学偏向器、音響光学偏向器などがあります。

レーザー変調器の一般的な概念は、レーザーの物理的特性を動的に制御および変更できるコンポーネントですが、レーザー変調器の具体的な製品を完全に紹介するには、1つの記事だけでは到底足りません。そこで、まず強度変調器に焦点を当てます。強度変調器は、あらゆる種類の光学システムで広く使用されている変調器の一種であり、その種類や性能の違いは複雑です。今日は、一般的な強度変調器の4つの方式、すなわち機械式、電気光学式、音響光学式、および液晶式を紹介します。

1. 機械的構成：機械式強度変調器は、最も古くから広く用いられている強度変調器です。その原理は、半波長板を回転させることで偏光中のs光とp光の比率を変化させ、偏光子で光を分割することです。初期の手動調整から今日の高度に自動化され高精度なものまで、その製品タイプと応用分野は非常に成熟しています。

2. 電気光学方式：電気光学強度変調器は偏光の強度または振幅を変化させることができ、その原理は電気光学結晶のポッケルス効果に基づいています。電界が印加された電気光学結晶を通過すると偏光ビームの偏光状態が変化し、その後、偏光子によって偏光が選択的に分離されます。電界の強度を変化させることで発光強度を制御でき、ナノ秒単位の立ち上がり/立ち下がりエッジを実現できます。

3. 音響光学方式：音響光学変調器は、強度変調器としても使用できます。回折効率を変化させることで、0光と1光のパワーを制御し、光強度を調整する目的を達成できます。音響光学ゲート（光減衰器）は、高速変調速度と高い損傷閾値という特徴を備えています。

4 液晶ソリューション：液晶デバイスは可変波長板やチューナブルフィルターとしてよく使用され、液晶ボックスの両端に駆動電圧を印加して精密偏光素子を追加することで、液晶シャッターや可変減衰器にすることができます。この製品は、光透過率が高く、信頼性が高いという特徴があります。