Способы внешней амплитудной модуляции

Существует много способов внешней модуляции, использующих электрооптический, магнитооптический или акустический эффект. В последнее время усовершенствование способов модуляции идет по пути повышения скорости модуляции, и, следовательно, обеспечения все более широкополосной модуляции.

Наиболее перспективен с этой точки зрения способ модуляции, основанный на использовании электрооптического эффекта.Как известно, в ячейке Керра используется изотропное жидкое вещество, молекулы которого обладают дипольным моментом (анизотропные молекулы). В этом случае разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучом на выходе ячейки пропорциональна Е² (квадратичный электрооптический эффект). Когда же в качестве вещества ячейки используют анизотропный кристалл (эффект Поккельса), то разность фаз пропорциональна Е , и электрооптический эффект называют линейным.

Из-за линейности характеристики и меньших мощностей, требуемых для модуляции, твёрдотельные модуляторы Поккельса используются чаще. В настоящее время для модуляции видимого света и ближнего инфракрасного излучения применяют кристаллы дигидрофосфата калия (сокращенно KDP) и дигидрофосфата аммония (сокращенно ADP). Каждый из материалов для ячеек может работать лишь в определенном диапазоне волн, где он незначительно поглощает энергию проходящего излучения. Tax, например, кристалл KDP может работать в диапазоне 0,25—13 мкм, в пределах которого коэффициент пропускания превышает 20%. Есть кристаллы, которые могут работать в диапазоне волк до 20 мкм, как например кристалл CuCl, прозрачный в диапазоне 0,4-20 мкм.

Ячейки KDP и ADP можно представить эквивалентной цепочкой в виде последовательно соединенных ёмкости и сопротивления. Мощность потерь в кристалле определятся как (2.1), где U- напряжение на кристалле; R, С - его эквивалентные сопротивление и ёмкость.

Существующие модуляторы на кристаллах типа KDP и ADP работают при частотах модуляции, не превышающих нескольких сотен мегагерц. Однако специальные схемы позволяют осуществить модуляцию поднесущей СВЧ при ограниченной полосе сообщения. Потребляемая модулятором мощность составляет от нескольких ватт до нескольких десятков ватт.

Такие резонаторные модуляторы относительно узкополосны. Уменьшение добротности Q длярасширения полосы ведет к увеличению мощности модулирующего сигнала пропорционально 1/Qи, следовательно, к нагреву кристалла.

Кроме того, в модуляторах СВЧ основанных на эффекте Поккельса, максимальная длина кристалла имеет предел, равный расстоянию, которое проходит свет в кристалле за половину периода модулирующего СВЧ поля. При длинах, больших этого расстояния, разность фаз уже не увеличивается.

Однако существуют способы, позволяющие преодолеть такое ограничение. Это позволяет существенно снизить величину модулирующего напряжения и мощности.

Дата добавления: 2015-08-05