新激光ppt课件第五章激光调制技术

第五章激光调制技术,5.1调制的基本概念,一、概念,调制是将信息加载到激光的过程.,激光调制就是把激光作为载波携带低频信号。,载波是上述过程中的激光.,调制信号是所要传递的信息.,二、分类,1.按调制器与激光器的关系分,内调制,外调制,2.按调制器的工作机理分,直接改变泵浦电源的驱动电流,在腔内放调制元件,电光调制,声光调制,磁光调制,直接调制(电源调制),内调制,外调制,3.按调制的对象分,调幅、调频、调相和强度调制,三、振幅调制,例,单频信号的调制,若调制信号是正弦信号,光波场强,调幅:使载波的振幅随着信号的变化规律而变化.,激光幅度调制的表达式为,式中:叫做调幅系数.,四、频率调制和相位调制,调频:使载波的频率随着信号的变化规律而变化.,调相:使载波的相位随着信号的变化规律而变化.,角度调制,1.频率调制,光波中的c随调制信号而变化。,Ac,设调制信号是余弦函数，则调频波的总相角,调频波表达式为,式中:kf叫做比例系数，叫做调频系数.,2.相位调制,光波中的c随调制信号而变化。,总相角,调相波表达式为,式中:叫做调相系数.,.调频和调相的频谱,展开查表得（略），其频谱由光载频与在它两边对称分布的无穷多对边频组成。,0.77,0.44,0.11,0.02,五、强度调制,强度调制:使载波的强度随着信号的变化规律而变化.,所以，激光强度调制的表达式为,设调制信号是单频余弦波,则光强调制波,式中:叫做强度调制系数.,六、脉冲调制,脉冲调制是用一种间歇的周期性脉冲序列作为载波,载波的某一参量按调制信号规律变化的调制方法,调制信号,脉冲幅度调制,脉冲宽度调制,脉冲频率调制,脉冲位置调制,七、脉冲编码调制,5.2电光调制,电光效应,电光调制的物理基础,一、电光调制的物理基础,折射率是外加电场E的函数,二次电光效应,线性电光效应,1.电致折射率变化,这种调制是把模拟信号先变换成电脉冲序列,再变成代表信号信息的二进制编码最后对光载波进行强度调制来传递信息.,抽样,量化,编码,晶体未加电场时,式中:n1、n2、n3叫做主折射率，分别为折射率椭球在x、y、z方向的折射率.,晶体施加电场后,电致折射率变化,KDP单轴晶体,KDP双轴晶体,2.电光相位延迟,它是由电光效应造成的双折射引起的。,半波电压：当、的光程差为半个波长时所需加的电压。,3.光偏振态的变化,（1）晶体上未加电场时，,相当于全波片,出射与入射方向一致的偏振光,（2）晶体上加V/4时，,相当于/4波片,出射光为椭圆偏光(或)圆偏光,（3）晶体上加V/2时，,相当于半波片,出射与入射方向有一夹角的偏振光,二、电光强度调制,1.纵向电光调制,如图,电光调制装置由两块交叉偏振片及其间放置的一块单轴电光晶体组成。偏振片的通振动方向分别与x、y轴平行。,设某时刻加在电光晶体上的电压为V，入射到晶体的在x方向上的线偏振激光电矢量振幅为E，则：,通过晶体后沿快轴和慢轴的电矢量振幅都变为,沿和方向振动的二线偏振光之间的位相差,通过通振动方向与y轴平行的偏振片检偏后产生的光振幅分别为，则有，其相互之间的位相差为。则有：,3.如图为电光调制的特性曲线。为使工作点选在曲线中点处，通常在调制晶体上外加直流偏压来完成。也可在调制器的光路上插入一个/4波片,且让其快慢轴与x轴成45角.,50%,透过率:,若想获得线性调制,就要求,线性调制判据,2.横向电光调制(请自学),三、电光相位调制,相位调制装置示意图,如图,偏振方向平行于晶体的y轴,外电场只改变出射光相位,不改变其偏振态.,设调制电压为正弦信号,加电场后，振动方向与晶体的轴相平行的光通过长度为的晶体，其位相增加为,式中，为相位调制度,四、电光调制的电学性能,集总参量调制器:,1.外电路对调制带宽的限制,低频调制时,信号电压可以有效地加到晶体上;调制频率升高时,调制效率下降,甚至不能工作,需要并联一电感、一电阻,但这种方法的最大允许调制带宽必须小于,2.高频调制时渡越时间的影响,光波在晶体中的渡越时间必须小于调制信号的周期,才能使调制效果不受影响.