第一章-电光调制与声光调制.ppt

第一章激光调制与偏转技术第一章激光调制与偏转技术一、调制
1.目的：通过调制进行信息的传递。
2.调制：把信息加到载波的过程即调制。
定义：利用调制讯号去改变载波的某一参数，使其参数按调制讯号的规律发生变化的过程。二．激光调制
1.激光调制：利用激光作为载波进行调制的过程。
1)单色性好。
2)激光发散角小
3)具有较好的时间相干性和空间相干性
2.调制器：完成激光调制的装置
优点：调制效率高。
缺点：
a.由于调制器放在腔内，等于增加腔内的损耗,降低了输出功率。

b.调制器带宽受到谐振腔通带的限制优点：
a.因为调制器和激光形成无关,不影响激光器的输出功率。
b.调制器的带宽不受谐振腔通带的限制，
缺点：调制效率低。三．振幅调制和强度调制
1.振幅调制（调幅）
(1)定义：以调制讯号去改变激光的振幅，使其振幅按调制讯号的规律变化。
调制前：

调制后：

(2)调制系数：振幅的最大增量与振幅的平均值之比。
振幅的最大值
振幅的最小值
振幅的最大增量
由可得
m主要由K，A0决定，即比例系数K和调制讯号的振幅A0调幅波含三个不同的频率：
第一项为调制前的激光振荡波（载频分量）
第二项激光频率和调制频率之和（边频分量）
第三项激光频率和调制频率之差（边频分量）
2.强度调制
(1)定义:以调制信号去改变激光的光强，使光强按着调制信号的规律变化的过程。设，则光强调制系数为

调制后的光强为：

（2）对的mp要求
mp<1，比较理想的光强调制公式
要求

在实际应用中，为了得到较强的抗干扰效果，往往利用二次调制方式，即先将低频信号对一高频副载波进行频率调制，然后再用这个已调频波对光载波进行强度调制，使光波按副载波信号的变化而变化。这是因为在传输过程中，尽管大气感染波会直接叠加到光信号波上，但经调节后，其信息是包含在调频的副载波上，故其信息不会受到干扰，可以无失真地再现原来的信息。四．相位调制和频率调制（调相和调频)
1.定义：以调制信号去改变激光振荡的相位（频率），使激光的相位（频率）按调制信号的规律变化的过程称相位（频率）调制。
总相位：
调频和调相以后使总相位(t)变化——按调制信号的规律变。因此两者可归为一类。两者的差别是实现方法不同。
调相：调频：2.频谱
调频和调相以后，总相位角按调制讯号的规律变化，激光的频率是时间的函数。根据付里叶分析，它是许多不同频率波形之和。
以上面的为例:

当时，，当一定时，A0小（调制信号弱）五．脉冲调制与编码调制
1.脉冲调制
如果用光脉冲作为载波，这种载波受到调制信号的控制，使脉冲的幅度、位置、频率等随之发生变化而传递信息。
脉冲编码调制：
把模拟信号先变成电脉冲序列，进而变成代表信号信息的二进制编码（PCM数字信号），再对光载波进行强度调制来传递信息。
要实现脉冲编码调制，必须经过抽样、量化、编码三个过程。
抽样：把连续的信号波分割成不连续的脉冲波，用一定周期的脉冲列来表示，且脉冲的幅度与信号波的幅度相对应的。
量化：把抽样后的脉幅调制波做分级取“整”处理，用有限个数的代表制取代抽样值的大小，这个过程叫做“量化”。
编码：把量化后的数字信号变换成相应的二进制代码的过程叫做“编码”。即用一组等幅度、等宽度的脉冲作为“码子”，用“有”脉冲和“无”脉冲分别表示二进制的数码“1”和“0”。再将这一系列数字信号规律的电脉冲加到一个调制器上，以控制激光的输出。

这种调制形式要求更宽的带宽并具有强抗干扰性，在数字光纤通信中应用广泛。

一、电光调制器的理论基础
利用晶体的电光效应－晶体光学中已经讲过。
1.自然双折射－o光、e光
2.电光效应
如果在晶体中沿某一方向加一定电压，则晶体的折射率要发生相应的改变，因而晶体的双折射特性也要改变－电光效应。二、纵向电光调制器
晶体的运用方式两种：
纵向运用：加场的方向和通光的方向都沿z方向。
横向运用：加场的方向和通光方向垂直。
1.纵向运用的结构和原理
对于KDP类晶体沿Z方向加场时，折射率椭球方程为

通过l长的晶体时两束光的位相差：
光强：
当加在晶体上的电压V的改变使从0到之间变化，则
结论：利用调制信号控制加在晶体上的电压，使激光输出的强度按调制信号的规律变化——强度调制。2.调制器的工作原理
调制电压和输出光强度之间的关系是

输出的光强和调制电压并不是线性关系－波形失真。
调制的目的：利用调制传递信息，如果在调制过程中波形失真，使调制的信号不能还原——达不到目的。
半波电压：使光在晶体中分解的两束光的光程差为/2时所需要加的电压，或者说：使两束光的位相差为时所加的电压。用V或V/2表示。
(1)当晶体加以直流电压VD时
3.防止输出光强畸变的