Modulatoare Optice

Întroducere

Cresterea rapida a capacitatii de transmisie a ghidurilor de fibra optica nu ar avea nici o valoare daca nu ar fi insotita si de cresterea vitezei de modulatie, deoarece scopul principal al optoelectronicii este acela de a transmite si de a procesa informatia, legatura cruciala dintre electronica si optica a fost intotdeauna modulatia luminii de catre semnalele electrice pentru a se putea transfera informatia din forma electrica sub forma optica. In zilele noastre, citeva tipuri de cristale electro-optice, cum arfi niobatul de litiu, stau la baza modulatiei de mare viteza. Foto. In cautarea realizarii unor viteze de transfer cit mai mari cercetatorii dezvolta noi tipuri de polimeri. Astfel de tehnologii vor fi necesare cind viteza de transmisie a datelor se va apropia si chiar va depasi 100Gbit/s.

Capitolul I

Procesul fizic de realizare a modulatiei

Pentru a produce modulatie unele proprietati optice ale materialului trebuie sa se modifice ca raspuns la actiunea unui semnal electric. Modulatia electro-optica realizeaza acest lucru direct, folosind materiale a caror indici de refractie sau alte proprietati se pot schimba ca raspuns la actiunea cimpului electric. Metode mai indirecte includ efecte magneto-electrice si acusto-optice, caz in care distorsiunea mecanica sau cimpul magnetic produs de curentul electric modifica aceste proprietati. Modulatoarele elecro-optice se bazeaza pe unul din cele doua efecte optice neliniare: efectul Pockels si efectul Kerr. Primul efect este un efect neliniar de ordinul 2 care schimba indicele de refractie al materialului in functie de cimpul electric aplicat. Cristalele folosite sint: fosfat dihidrogenat de potasiu (KDP), amoniu dihidrogen fosfat (ADP). In timp ce al doilea efect este un efect de ordinul 3 pentru care indicele de refractie variaza cu patratul puterii cimpului electric aplicat. Acest efect poate aparea intr-un medui lichid, cum ar fi nitrobenzenul, care induce de asemenea si o intirziere a fazei lumunii cind este aplicat un cimp electric. Aceste materiale (KDP, ADP) pot de asemenea sa fie utilizate pentru realizarea modulatoarelor E-O, dar datorita dificultatii lucrului cu lichide nu se folosesc prea des. Intr-un modulator tipic Pockels sau Kerr, materialul electro optic, de exemplu KDP, este plasat intre 2 polarizatoare, avind axa optica de-a lungul directiei z, pe directia razei de lumina cind este aplicat un cimp electric, lumina polarizata de catre primul filtru (sa spunem, pe directie verticala) este absorbita de catre cel de-al doilea filtru, si astfel nu este transmisa nici o raza de lumina. Dar cind este aplicat un cimp pe directia z, KDP-ul devine un material biaxial, cu axa principala orientata la 45 grade fata de directia initiala de polarizare. Aceasta face ca unda initial polarizata vertical sa se imparta in 2 componente polarizate perpendiculare, fiecare dintre acestea facind un unghi de 45 grade cu verticala. Aceste 2 unde polarizate parcurg celula cu viteze diferite, diferenta care depinde de valoarea tensiunii aplicate. Cind tensiunea este suficient de mare pentru a modifica pozitia celor 2 unde cu 180 grade, lumina este atunci polarizata orizontal, efectul fiind rotirea undei polarizate initial, cu 90 grade, astfel aceasta trece de cel de-al doile polarizator fara sa fie absorbita.