先说点绕口的词儿。
铌酸锂用的是Pockels效应,普克尔斯效应,说是一级光电效应,折射率变化与外加场强成正比,比如压电晶体的电光效应。
铌酸锂,有电光效应,有压电效应
啥是压电效应?咱们电路上常用的晶振,就是压电效应,外界的力可以得到的电学变化,或者电学变化会得到材料的形变。
关键词:极化
先记住极化这个词。
InP调制器,利用的是量子限制的斯塔克效应,说是在外加电场的作用下,产生电极矩,产生能级变化。 电极矩是正负电荷的内建极化。
这里头也有个极化。
什么叫极化? 物理材料,初中物理都知道,是正负电荷的各种不同组合,原子核是个正电荷,电子是个负电荷。平时他们是重心重叠的。外界看起来正负相消,看不出带电而已。
如果有外加因素,热,力,电场等等,让正电荷和负电荷产生了重心偏移,这叫极化。咱先不管是啥原因引起的极化,还有这些极化程度如何。总之,本质上是原子内部的结构发生的一些不同。
再回到光学,折射率的定义,是和速度相关的。
光在真空的速度,一秒30万公里。
光进入介质,有了这些介质里的原子阻挡,速率变慢了。这叫“一阶色散”,不同频率的光在介质中速度变慢的速度不同,这叫“二阶色散”,是影响我们光学性能的主要因素。
总之,材料中原子啊、电子啊、空穴啊,阻挡了光的行进速度,叫做色散,阻挡的程度量化标识就是n,材料的折射率。
本来,光进入介质后,速度变慢了,如果你在用一个外加电场把材料“极化”一点,对光的行进速度造成了二次改变,这是改变材料的折射率。
MZ的调制器,MR微环的调制器,都是基于改变折射率,来产生的调制。
铌酸锂,和InP,都是材料可以进行自身极化,而产生的对光在铌酸锂或者InP中的速率进行改变。
这是直接改变,也叫直接电光效应。
外加电场,对材料本身进行极化控制,从而改变折射率。
硅用的是等离子体色散效应来实现的折射率变化。
什么叫等离子体? 极光就是一种等离子体,是一种带电荷的离子团。又来了电荷
硅这种材料,很难通过外加电场极化自身,来达到光学折射率的变化。很难,不是没有,是不够用而已。
那可以借助第三方支援,通过P型半导体,N型半导体,进行带有正电荷的空穴,和带有负电荷的自由电子们,学术界叫个“载流子”
通过载流子注入,载流子耗尽,载流子积累等等手段,来达到改变光学速度的目的。
带电荷的离子团的第三方支援来改变的折射率,就叫个“等离子”“色散”效应,也是间接电光效应。因为不是硅自己极化生成的。
铌酸锂、InP、硅,这些对折射率的控制,为什么要强调“正”“负”电荷的极化或者等离子?
是因为外加的电场/电压/电流等人类容易控制的工具,V+带的正电荷,V-负电荷,通过电荷之间的同性相吸异性相斥来控制这些电荷们载流子们等离子体们的具体位置的变化,来看一下怎么能把光的速度控制一下,给腾空位置,光速快一些,还是多一些绊马索让光走的慢一些。
温度影响折射率,也是一样的原理,温度变了,晶格的原子们分布的空间距离变了,(热膨胀是吧~~~),对光子的阻挡作用也跟着变了。
这在很多书看的的,激光器波长随温度变化,本质是温度改变了折射率。
用电流做波长调谐,这是用电荷来改变光学折射率
用温度做波长调谐,这是用晶格距离重新分布改变折射率
光纤收到压力,改变了折射率,这是外部力学对材料中原子布局的影响
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武汉有个光模块软件工程师的岗位,有意者可以找我们同事18140517646