光調制器的基本原理

光調制器是高速、短距離光通信的關鍵器件，也是最重要的集成光學器件之一。光調制器按照其調制原理來講，可分為電光、熱光、聲光、全光等，它們所依據的基本理論是各種不同形式的電光效應、聲光效應、磁光效應、Franz-Keldysh效應、量子阱Stark效應、載流子色散效應等。

其中電光調制器是通過電壓或電場的變化最終調控輸出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件，它在損耗、功耗、速度、集成性等方面都優于其他類型的調制器，也是目前應用最為廣泛的調制器。在整體光通信的光發射、傳輸、接收過程中，光調制器被用于控制光的強度，其作用是非常重要的。

光調制的目的是對所需的信號或被傳輸的信息進行包括“去背景信號、去噪聲、抗干擾”在內的形式變換，從而使之便于處理、傳輸和檢測。

根據將信息加載到光波上的位置，可將調制類型分為兩大類：

一類是用電信號去調制光源的驅動電源；另一類是直接對廣播進行調制。

前者主要用于光通訊，后者主要用于光傳感。簡稱為：內調制和外調制。

根據調制方式，調制類型又有：

1）強度調制；

2）相位調制；

3）偏振調制；

4）頻率和波長調制。

1.1、強度調制

光強度調制是以光的強度作為調制對象，利用外界因素使待測的直流或緩慢變化的光信號轉換成以某一較快頻率變化的光信號，這樣，就可采用交流選頻放大器放大，然后把待測的量連續測量出來。

1.2、相位調制

利用外界因素改變光波的相位，通過檢測相位變化來測量物理量的原理稱為光相位調制。

光波的相位由光傳播的物理長度、傳播介質的折射率及其分布等參數決定，也就是說改變上述參量即可產生光波相位的變化，實現相位調制。

由于光探測器一般都不能感知光波相位的變化，必須采用光的干涉技術將相位變化轉變為光強變化，才能實現對外界物理量的檢測，因此，光相位調制應包括兩部分：一是產生光波相位變化的物理機理；二是光的干涉。

1.3、偏振調制

利用偏振光振動面旋轉，實現光調制最簡單的方法是用兩塊偏振器相對轉動，按馬呂斯定理，輸出光強為I=I0cos2α

其中：I0表示兩偏振器主平面一致時所通過的光強；α表示兩偏振器主平面間的夾角。

1.4、頻率和波長調制

利用外界因素改變光的頻率或光的波長，通過檢測光的頻率或光的波長的變化來測量外界的物理量的原理，稱為光的頻率和波長調制。