电光幅度和相位调制器允许您以电气方式控制光束的幅度、相位和偏振状态。 例如，在通信系统中，这些调制器将信息加到光频率载波上。 与激光器本身的直接调制不同，外部调制器不会对激光器线宽和稳定性造成任何影响。 在测量系统中，幅度调制器可用作执行器以保持激光束中的强度恒定，或用作光学斩波器以从 CW 激光束产生脉冲流。 相位调制器用于稳定激光束的频率，或锁模激光。
电光调制器的实际用途和应用（一）
基本上有两种类型的调制器：体调制器和集成光学调制器。体调制器由离散的非线性光学晶体制成，通常用于实验室工作台或光学平台。它们具有极低的插入损耗和高功率处理能力。此处不讨论的集成光调制器使用波导技术来降低所需的驱动电压，是特定于波长的。与体调制器不同，这些调制器是光纤尾纤且结构紧凑。在简要讨论了电光效应之后，本应用笔记将描述体调制器的使用和应用。
电光效应
线性电光效应是折射率的变化，它与外加电场的大小成正比。1 外加电场对折射率的影响，可以通过任意偏振的光束观察到晶体中的方向，由三阶张量描述。忽略物理量的矢量性质，外部电场对晶体折射率的影响具有以下形式
其中 
是折射率的变化，no 是未受扰动的折射率，r 是电光张量中的适当元素，E 是施加的电场。 即使在少数具有大电光系数的晶体中，这种影响也很小。 例如，对铌酸锂晶体施加 106 V/m 的电场将产生大约 0.01% 的分数指数变化。 很少看到分数指数变化大于 1%。
体调制器
使用铌酸锂、LiNbO3 和 KTP 制造电光幅度和相位调制器，这两种晶体具有高电光系数和良好的光学和电学性能。这些晶体生长在大的、低散射损失的晶锭中，并具有宽的透明度窗口。它们也是非吸湿性的，因此它们可以在光学平台上无限期放置，而无需密封外壳。
相位调制器是z简单的电光调制器。在这里，电场沿晶体的一个主轴施加。沿任何其他主轴偏振的光会经历折射率变化，因此光程长度会发生变化，这与施加的电场成正比。因此，从晶体中射出的光场的相位取决于所施加的电场。常见的体相位调制器是横向调制器，如图 1 所示，它由平行电极之间的电光晶体组成。这些调制器在电极之间产生大电场，同时提供长的相互作用长度
，在其中积累相移。通过在电极之间施加电压 V 获得的光学相移 
由下式给出
其中
是自由空间波长，d 是电极间距。 电光调制器常用的品质因数是半波电压 
。 它被定义为产生 180° 电光相移所需的电压。 代入前面的等式得到
需要注意的是，相位调制光束的特性与任何其他相位调制载波的特性没有任何区别。重要的是，相位调制不能与频率调制分开。周期信号的瞬时频率定义为信号总相位的时间导数。因此，对于相位调制信号
其中 f(t) 是瞬时频率，
是信号的全局相位，
是光频率。给定相位调制 
=msinΩt 其中 m 是相位调制指数，正弦相位调制导致正弦频率调制在固定频率 ，但具有 90° 相位滞后和 2mΩ 的峰峰值偏移。相位调制场幅度可以表示为一组傅里叶分量，其中功率仅存在于离散光频率
处。
其中k是整数，m是相位调制指数（调制深度），Jk(m)是k阶的普通贝塞尔函数。在调制指数较小的情况下，m<<1，则只有 k=0 和 k=1 项显着，展开式简化为
在这里，大部分光功率位于频率为 ω 的傅立叶分量（称为“载波”）中，少量光功率位于频率为 ω±Ω 的两个一阶边带中。这种频率调制特性使相位调制器可用于激光锁模。
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