Действия ОМ основаны на использовании различных физических эффектов, получаемых при прохождении ОИ в средах, имеющих кристаллическую структуру.
Широко используются акусто-оптические и электро-оптические модуляторы (АОМ и ЭОМ). Принцип действия АОМ основан на зависимости ПП оптически-прозрачных материалов (ниобата лития LiNB03) от давления. Давление создается пьезокристаллом, наклеенным на АОМатериал. Акустическая волна создает в оптической среде структуру, с периодически изменяющимся показателем преломления, к-ое выполняет роль дифракционной решетки. При этом осущ-ся модуляция интенсивности ОИ. В ОМ исп-ся условия возникновения дифракции Брегга. Быстродействие имеет порядок 10-7 с.
Достоинствами АОМ являются: простота реализации и надежность.
Недостатки: нелинейность функции преобразования, уменьшение глубины модуляции с ростом частоты модуляции, смещение частоты модулированного излучения на величину акустической модулирующей частоты, невысокая эффективность дифракции (отношение интенсивности модулированного и исходного ОИ).
Принцип действия ЭОМ основан на использовании электро-оптического эффекта в кристаллах. Под действием приложенного электрического поля изменяется ПП и состояние поляризации ОИ. Это проявляется в виде электрооптического эффекта Поккельса при к-ом ПП кристалла изм-ся пропорционально квадрату приложенного эл поля. Аналогичное преобразование происходит при электро-оптическом эффекте Керра.
Линейный эффект Поккельса проявляется вращением плоскости поляризации световой волны при приложении напряжения к кристаллу в результате изменения ПП по осям X и Y. В результате выполняется модуляция по интенсивности, путем амплитудной модуляции подаваемого сигнала. Частота модуляции до 10 ГГц, глубина — 99,9%. Недостаток — использование высокого модулирующего напряжения.
ЭОМ на основе интерферометра Маха-Цендера. На выходе интерферометра происходит модуляция ОИ по интенсивности ввиду интерференции его мод.
Модулятор состоит из двух идентичных плеч интерферометра, распространяющиеся по ним моды в зависимости от приложенного в электродам напряжения и длины волновода приобретают сдвиг по фазе, пропорциональный амплитуде изменения показателя преломления.
Применяются также модуляторы, исп-ие магнито-опитческий эффект. В частности, эффект Фарадея. Если ОИ пропустить ч/з кристалл, находящийся в магнитном поле, то в результате эффекта Фарадея происходит вращение плоскости поляризации света. Угол поворота пропорционален длине пути света в кристалле. Перемагничивание, производимое переменным полем ячейки Фарадея вызывает соответствующие изменения плоскости поляризации света, поступающего на анализатор.
Эффект Фарадея ярко выражен в редкоземельных элементах (Иттрий, Эрбий, Диспрозий, Горький, железо-иттриевый гранат). Особенностью МОМ является постоянство коэффициента удельного вращения плоскости поляризации в диапазоне длин волн второго и третьего окон прозрачности.