Benutzer:Kricki/Modulator

Ein Modulator ist ein optisches Bauteil, um Licht eine Charakteristik aufzuprägen. Dies kann z.B. eine räumliche Amplituden- oder Phasenverteilung sein.

Anwendungen finden Modulatoren in optischen Spektrometern, um Messlicht eine Charakteristik aufzuprägen, so dass es nach Durchlauf durch das Spektrometer besser vom Umgebungslicht separiert werden kann. Das Umgebungslicht bedeutet normalerweise einen gewissen Gleichlichtanteil plus einem Anteil aus der Raumbeleuchtung, der mit den 50 Hz (bzw. 60 Hz) des Stromnetzes und damit intensitätsmäßig mit 100 Hz (bzw. 120 Hz) moduliert ist. Letzterer Einfluss kann auch leicht auf elektrischem Wege in das Empfängersignal einkoppeln und kann auf diese Weise mit eliminiert werden. Aber auch störendes reines Gleichlicht kann durch eine Wechselspannungs-Auswertung des Sensorsignals eliminiert werden.

Weitere Anwendungen finden sich in der Laser-Materialbearbeitung oder bei Laser-Entfernungsmessern .

Gängige Modulatoren sind:

• Chopper (rotierende Sektorblenden), die das Licht in seiner Intensität rechteckig zwischen 0 % und 100 % modulieren;
• den gleichen Zweck erfüllen rotierende Spiegel, Winkelspiegel oder Prismen.
• Wellenlängenmodulatoren bestehen beispielsweise aus schwingend montierten Ablenkspiegeln im Strahlengang innerhalb eines Monochromators.
• Modulatoren nach dem Fabry-Pérot-Interferometer-Prinzip verwenden teildurchlässige planparallele Spiegel, die magnetisch oder piezoelektrisch zueinander bewegt werden.
• Polarisationsmodulatoren, die das Licht in seinen Polarisationseigenschaften beeinflussen, z. B. seine Polarisationsebene verdrehen, oder für Messungen im Magnetfeld (z. B. Kerr-Effekt) zwischen rechts- und linkszirkularer Polarisation wechseln, bzw. im elektrischen Feld (Pockels-Zelle, Kerr-Zelle, Flüssigkristall-Anzeige);
• Piezo-Modulation, wobei gar nicht das Messlicht moduliert wird, sondern die Probe selbst auf einem Piezo-Kristall montiert und durch diesen mechanisch moduliert wird, wobei man die Richtung der mechanischen Spannung ggf. in mehreren Ausrichtungen auf eine einkristalline Probe einstellen wird;
• bei Fotoleitung evtl. auch eine Modulation der Probenstromeinspeisung.

Die Piezo-Modulation auf jeden Fall und teilweise auch die Polarisationsmodulation liefern eher sinusförmige statt rechteckige Modulationen, was bei der Auswertung des Empfängersignals natürlich berücksichtigt werden muss.

Zur Auswertung des Empfängersignals verwendet man meist einen Lock-In-Verstärker, der neben dem Empfängersignal auch das Modulationssignal erhält und damit das Nutzsignal vom Untergrund separieren kann.

• Hauptartikel: Modulator#Optik/Lasertechnik
• Akustooptischer Modulator als ultraschnelle Alternative in der Lasertechnik zu den oben genannten Choppern
• Photoelastischer Modulator als weiteres Beispiel eines Polarisationsmodulators

Kategorie:Optik Kategorie:Spektroskopie Kategorie:Optisches Bauteil

Laserstrahl-Modulatoren werden sowohl in der Nachrichtenübertragung als auch zu Forschungs- und Materialbearbeitungszwecken eingesetzt.

Folgende optische Modulatoren sind gebräuchlich:

• akustooptischer Modulator (AOM): der Laserstrahl wird an Ultraschallwellen gebeugt
• elektrooptische Modulatoren (EOM) – auch als elektrooptische Schalter (EOS) bezeichnet – ändern Phase oder Polarisation
  • Kerr-Zellen
  • Pockelszellen
• Modulatoren zur Anwendung in optischen Spektrometern:
  • Chopper (rotierende Sektorblenden zur Intensitätsmodulation)
  • Polarisationsmodulatoren
• interferometrische optische Modulatoren:
  • FTIR-Spektrometer nach dem Prinzip des Michelson-Interferometers
  • zur Modulation von Laserstrahlen innerhalb oder außerhalb des Resonators (Prinzip des Fabry-Pérot-Interferometers, teildurchlässige planparallele Spiegel, die zueinander bewegt werden)

Die Modulation kann innerhalb des Laserresonators (sog. Güteschalter (englisch q-switch)) oder außerhalb im Laserstrahl erfolgen.

Diodenlaser (Nachrichtentechnik, Drucktechnik, CD-Brenner) haben meist keinen separaten Modulator, sondern werden über die Modulation des Betriebsstromes moduliert. Auch in Flüssigkristallbildschirmen (LCD) befinden sich elektrooptische Modulatoren, sie drehen die Polarisationsebene des Lichtes der Hintergrundbeleuchtung.

Ein eigenes und immer wichtiger werdendes Feld sind integrierte Modulatoren, also Modulatoren als Bestandteile von integrierten Schaltungen. Sie werden als Kopplungsglieder zwischen rein elektronischen Schaltungsteilen und Wellenleiterstrukturen eingesetzt, für Licht oder auch Mikrowellen. Aktuell (Ende 2007) ist insbesondere der Mach-Zehnder-Modulator zur Signalkopplung innerhalb Mehrfachkernprozessoren im Gespräch.

Siehe auch: Modulation (Technik), Modulator (Optik), LFO

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