ما هو المغير الكهربائي

المغير الكهربائي البصري (EOM) هو جهاز يتحكم في قوة أو مرحلة أو استقطاب إشارة بصرية من خلال إشارة كهربائية. يعتمد مبدأها الأساسي على التأثير الكهروم البصري الخطي (تأثير Pockels). يظهر هذا التأثير نفسه في أن المجال الكهربائي المطبق يتناسب مع تغيير مؤشر الانكسار في البلورة غير الخطية ، وبالتالي تحقيق التحكم الفعال في الإشارة البصرية.

تستخدم بعض المعدلات أيضًا تأثيرات كهربائية ضوئية أخرى ، مثل معدلات الامتزاز الكهربائي بناءً على تأثير فرانز-كيلديش ، والتي تحقق التعديل من خلال تغييرات الامتصاص. يتضمن هيكل المغير الكهربائي النموذجي وحدة Pockels وعناصر بصرية مساعدة (مثل المستقطبين). تشمل موادها بلورات غير عضوية مثل فوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم (KDP) ونيوبت الليثيوم (Linbo₃) والبوليمرات المستقطبة الخاصة. المواد المختلفة مناسبة لمتطلبات الطاقة والتردد المختلفة.

تعتبر مُحوّلات الطور أبسط أنواع المعدلات الكهربائية البصرية ، والتي تغير تأخير المرحلة من شعاع الليزر عن طريق مجال كهربائي. يجب محاذاة استقطاب المدخلات مع المحور البصري البلوري للحفاظ على حالة الاستقطاب مستقرة. غالبًا ما يستخدم هذا النوع من المغير لمراقبة التردد واستقرار الرنان البصري ، أو لتحقيق عمق تعديل عالي في السيناريوهات التي يلزم تعديل الجيوب الأنفية الثابتة. ومع ذلك ، فإن المعدلات الكهربائية البصرية محدودة في تعديل التردد لأنها لا يمكنها دعم التغييرات الخطية المستمرة في التردد البصري.

يغير مغير الاستقطاب حالة استقطاب ضوء الخرج عن طريق ضبط اتجاه البلورة أو اتجاه الحقل الكهربائي واستخدام الجهد للتحكم في خصائص لوحة الموجة. على سبيل المثال ، عندما يكون الإدخال ضوءًا مستقطبًا خطيًا ، قد يظهر الإخراج استقطابًا بيضاويًا أو دوران 90 درجة لاتجاه الاستقطاب الخطي. جنبا إلى جنب مع إشارة محرك عشوائي ، يمكن تحقيق تأثير مضاد للتردد. عادةً ما يتم إكمال تعديل السعة مع خلية Pockels ومستقطب ، مما يؤثر على شدة الضوء المنقول عن طريق تغيير حالة الاستقطاب. هناك مسار فني آخر هو استخدام مقياس التداخل Mach-Zehnder لتحويل تعديل الطور إلى تعديل السعة. تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في البصريات المتكاملة بسبب ميزة ثبات الطور.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام المغير الكهربائي البصري كمفتاح بصري لتحقيق اختيار النبض أو وظيفة تفريغ تجويف الليزر من خلال التبديل السريع. انجراف درجة الحرارة هو مشكلة يجب الانتباه إليها في تطبيقات المغير. قد تتسبب التأثيرات الحرارية في تحول نقطة التشغيل ، والتي يجب تعويضها عن طريق تعويض جهد التحيز التلقائي أو استخدام تصميم Athermal (مثل خلية Pockels المزدوجة أو أربعة بنية بلورية).

يمكن تقسيم المعدلات الكهربائية البصرية إلى أجهزة الرنين وأجهزة النطاق العريض وفقًا لمتطلبات التطبيق. تستخدم أجهزة الرنين دوائر LC لتحقيق تعديل فعال في الترددات الثابتة ، لكن مرونتها محدودة ؛ تدعم أجهزة النطاق العريض نطاق تردد واسع وتتطلب تحسين استجابة التردد العالي من خلال خلايا بوكيلز الصغيرة أو هياكل موجة السفر. يمكن أن تحقق مُحوّلات موجة السفر تعديلًا فعالًا في نطاق Gigahertz من خلال مطابقة سرعة الطور للموجات الضوئية والموجات الدقيقة. تستخدم مُحوّنات البلازمون ، كنوع ناشئ ، قطرة البلازمين السطحية (SPPS) لتحقيق تشغيل عالية السرعة ومنخفضة الطاقة ، والتي تبين إمكانات فريدة. عند اختيار المغير الكهربائي ، يجب النظر في سمات رئيسية متعددة بشكل شامل: يجب أن يتطابق حجم الفتحة مع متطلبات الطاقة العالية ، وتؤثر جودة البلورة وهندسة الإلكترود على توحيد التعديل ؛ يجب ملاحظة الآثار غير الخطية والتشتت في تطبيقات نبض Ultrashort ؛ يجب أيضًا تقييم القدرة على صيانة الاستقطاب ، والآثار المتبادلة من تعديل الطور والسعة ، والاهتزاز الميكانيكي الناجم عن تأثيرات كهروضوئية.

بالإضافة إلى ذلك ، تعد الإدارة الحرارية وجودة فيلم مضاد للتأمل وتصميم المسار البصري أمرًا بالغ الأهمية لفقدان الإدراج والاستقرار على المدى الطويل. يعد مطابقة السائق الإلكتروني أمرًا بالغ الأهمية ويجب تصميمه وفقًا لمتطلبات السعة المغير ومتطلبات جهد القيادة. يوصى بالشراء من نفس المورد مثل المغير لضمان التوافق. تحتوي المعدلات الكهربائية البصرية على مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك تعديل طاقة الليزر (مثل الاتصالات البصرية عالية السرعة والطباعة بالليزر) ، وتثبيت تردد الليزر (مثل طريقة هول السقوط الجنيه) ، والتشويش على القفل النشط للليزر الصلبة ، ومواد انتقاء النبض. استجابتها السريعة وخصائصها عالية الدقة تجعلها مكونًا لا غنى عنه في التكنولوجيا الضوئية الحديثة. مع تقدم المواد وتكنولوجيا التكامل في المستقبل ، ستلعب المعدلات الكهربائية البصرية دورًا مهمًا في التطبيقات المتطورة.