電気光学変調器の技術応用

技術応用電気光学変調器

電気光学変調器（EOM変調器）は、電気光学効果を用いて光線を変調する信号制御素子です。その動作原理は、一般的にポッケルス効果（ポッケルス効果とも呼ばれます）によって実現されます。ポッケルス効果は、非線形光学材料の屈折率が電界の作用によって変化する現象を利用するものです。

電気光学変調器の基本構造は、通常、電気光学効果を持つ結晶（ポッケルス結晶）で構成され、一般的な材料はニオブ酸リチウム（LiNbO₃）です。位相変化を誘起するために必要な電圧は半波長電圧と呼ばれます。ポッケルス結晶の場合、通常、数百ボルト、あるいは数千ボルトが必要となるため、高電圧増幅器が必要になります。適切な電子回路は、このような高電圧を数ナノ秒でスイッチングできるため、EOMを高速光スイッチとして使用できます。ポッケルス結晶の容量性のため、これらのドライバはかなりの電流を供給する必要があります（高速スイッチングまたは変調の場合、エネルギー損失を減らすために容量を最小限に抑える必要があります）。小さな振幅または位相変調のみが必要な場合など、他の場合には、変調には小さな電圧のみが必要です。電気光学変調器で使用されるその他の非線形結晶材料（EOM変調器）には、チタン酸カリウム（KTP）、ベータバリウムホウ酸（BBO、より高い平均電力および/またはより高いスイッチング周波数に適している）、タンタル酸リチウム（LiTaO3）、およびリン酸アンモニウム（NH4H2PO4、ADP、特定の電気光学特性を持つ）が含まれます。

電気光学変調器（EO変調器）は、多くのハイテク分野で重要な応用可能性を示しています。

1. 光ファイバ通信：現代の通信ネットワークでは、電気光学変調器（EO変調器）は光信号を変調するために使用され、長距離にわたる効率的で信頼性の高いデータ伝送を実現します。光の位相または振幅を精密に制御することで、高速かつ大容量の情報伝送を実現します。

2. 精密分光法：電気光学変調器は分光計内の光源を変調することで測定精度を向上させます。光信号の周波数または位相を高速に変調することで、複雑な化学成分の分析と同定をサポートし、スペクトル測定の分解能と感度を向上させることができます。

3. 高性能光データ処理：光コンピューティング・データ処理システムにおける電気光学変調器は、光信号をリアルタイムで変調することにより、データ処理速度と柔軟性を向上させます。EOMの高速応答特性により、高速かつ低遅延の光データ処理・伝送を実現します。

4. レーザー技術：電気光学変調器はレーザービームの位相と振幅を制御し、高精度な画像処理、レーザー加工などのアプリケーションをサポートします。レーザービームのパラメータを正確に変調することで、高品質のレーザー加工を実現します。