المبدأ الأساسي للمُعدِّل البصري

معدِّل بصري، تستخدم للتحكم في شدة الضوء، تصنيف البصريات الكهربائية، البصريات الحرارية، البصريات الصوتية، جميع البصريات، النظرية الأساسية للتأثير البصري الكهربائي.
يُعدّ المُعدِّل الضوئي من أهم الأجهزة البصرية المتكاملة في الاتصالات البصرية عالية السرعة وقصيرة المدى. ويُقسَّم مُعدِّل الضوء، وفقًا لمبدأ التعديل الخاص به، إلى كهروضوئي، وحراري، وصوتي، وبصري شامل، وغيرها. وتستند هذه المُعدِّلات على نظريات أساسية تشمل أشكالًا مختلفة من التأثير الكهروضوئي، والصوتي، والمغناطيسي، وتأثير فرانز-كيلديش، وتأثير ستارك الكمومي، وتأثير تشتت الناقلات.

المعدِّل كهروضوئيهو جهاز يُنظّم معامل الانكسار، والامتصاصية، والسعة، أو الطور للضوء المُخرَج من خلال تغيير الجهد أو المجال الكهربائي. وهو يتفوق على أنواع المُعدِّلات الأخرى من حيث الفقد، واستهلاك الطاقة، والسرعة، والتكامل، وهو أيضًا أكثر المُعدِّلات استخدامًا في الوقت الحالي. يُستخدم المُعدِّل البصري في عمليات النقل والاستقبال الضوئي للتحكم في شدة الضوء، وله دور بالغ الأهمية.

الغرض من تعديل الضوء هو تحويل الإشارة المطلوبة أو المعلومات المنقولة، بما في ذلك "إزالة إشارة الخلفية، والقضاء على الضوضاء، ومكافحة التداخل"، وذلك لتسهيل معالجتها ونقلها واكتشافها.

يمكن تقسيم أنواع التعديل إلى فئتين عريضتين اعتمادًا على المكان الذي يتم فيه تحميل المعلومات على الموجة الضوئية:

الأول هو قوة دفع مصدر الضوء المعدلة بالإشارة الكهربائية؛ والثاني هو تعديل البث بشكل مباشر.

يُستخدم الأول بشكل رئيسي في الاتصالات البصرية، بينما يُستخدم الثاني بشكل رئيسي في الاستشعار البصري. باختصار: التعديل الداخلي والتعديل الخارجي.

وفقا لطريقة التعديل، فإن نوع التعديل هو:

1) تعديل الكثافة;

2) تعديل الطور;

3) تعديل الاستقطاب؛

4) تعديل التردد والطول الموجي.

1.1، تعديل الشدة

تعديل شدة الضوء هو شدة الضوء ككائن تعديل، واستخدام عوامل خارجية لقياس التغيير المستمر أو البطيء لإشارة الضوء إلى تغيير تردد أسرع لإشارة الضوء، بحيث يمكن استخدام مكبر اختيار التردد المتردد للتضخيم، ومن ثم يتم قياس الكمية بشكل مستمر.

1.2، تعديل الطور

إن مبدأ استخدام العوامل الخارجية لتغيير طور الموجات الضوئية وقياس الكميات الفيزيائية عن طريق الكشف عن تغيرات الطور يسمى تعديل الطور البصري.

يتم تحديد طور الموجة الضوئية من خلال الطول الفيزيائي لانتشار الضوء، ومعامل الانكسار لوسط الانتشار وتوزيعه، أي أنه يمكن توليد تغيير طور الموجة الضوئية عن طريق تغيير المعلمات المذكورة أعلاه لتحقيق تعديل الطور.

نظرًا لأن كاشف الضوء لا يمكنه عمومًا إدراك تغيير طور الموجة الضوئية، فيجب علينا استخدام تقنية تداخل الضوء لتحويل تغيير الطور إلى تغيير في شدة الضوء، وذلك لتحقيق اكتشاف الكميات الفيزيائية الخارجية، وبالتالي، يجب أن يتضمن تعديل الطور البصري جزأين: الأول هو الآلية الفيزيائية لتوليد تغيير طور الموجة الضوئية؛ والثاني هو تداخل الضوء.

1.3. تعديل الاستقطاب

أبسط طريقة لتحقيق تعديل الضوء هي تدوير مستقطبين بالنسبة لبعضهما البعض. وفقًا لنظرية مالوس، شدة الضوء الخارج هي I = I0cos2α.

حيث: يمثل I0 شدة الضوء التي يمررها المستقطبان عندما تكون المستوى الرئيسي متسقة؛ يمثل Alpha الزاوية بين المستويين الرئيسيين للمستقطبين.

1.4 تعديل التردد والطول الموجي

إن مبدأ استخدام العوامل الخارجية لتغيير تردد أو طول موجة الضوء وقياس الكميات الفيزيائية الخارجية عن طريق الكشف عن التغيرات في تردد أو طول موجة الضوء يسمى تعديل التردد والطول الموجي للضوء.