第3讲-调制及电光调制[1].pptx

3.1调制的基本概念激光是一种频率更高（1013~1015Hz)的电磁波它具有很好相干性因而象以往电磁波（收音机、电视等）一样可以用来作为传递信息的载波。激光光波的电场强度是：外调制：是指激光形成之后在激光器外的光路上放置调制器用调制信号改变调制器的物理特性当激光通过调制器时就会使光波的某参量受到调制。其调幅波的表达式为：调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号的变化规律而改变的振荡。因为这两种调制波都表现为总相角(t)的变化因此统称为角度调制。则调制波的表达式为：将式中两项按贝塞尔函数展开：可见在单频正弦波调制时其角度调制波的频谱是由光载频与在它两边对称分布的无穷多对边频所组成的。各边频之间的频率间隔是各边频幅度的大小由贝塞尔函数决定。强度调制是光载波的强度(光强)随调制信号规律而变化的激光振荡。激光调制通常多采用强度调制形式这是因为接收器(探测器)一般都是直接地响应其所接收的光强度变化的缘故。激光的光强度定义为光波电场的平方其表达式为(光波电场强度有效值的平方):光强调制波的频谱可用前面所述类似的方法求得但其结果与调幅波的频谱略有不同其频谱分布除了载频及对称分布的两边频之外还有低频和直流分量。3.1.4脉冲调制这种调制是把模拟信号先变换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的。要实现脉冲编码调制必须经过三个过程：抽样、量化和编码。电光调制的物理基础是电光效应即某些晶体在外加电场的作用下其折射率将发生变化当光波通过此介质时其传输特性就受到影响而改变。对电光效应的分析和描述有两种方法：一种是电磁理论方法但数学推导相当繁复；另一种是用几何图形───折射率椭球体(又称光率体)的方法这种方法直观、方便故通常都采用这种方法。式中γij称为线性电光系数；i取值1…6；j取值123。上式可以用张量的矩阵形式表式为：式中是电场沿方向的分量。具有元素的矩阵称为电光张量每个元素的值由具体的晶体决定它是表征感应极化强弱的量。下面以常用的KDP晶体为例进行分析。而且因此这一类晶体独立的电光系数只有两个可得：为了寻求一个新的坐标系(x’y’z’)使椭球方程不含交叉项即具有如下形式：这就是KDP类晶体沿Z轴加电场之后的新椭球方程如图所示。其椭球主轴的半长度由下式决定：由于γ63很小（约10-10m/V）一般是γ63EZ<<下面分析一下电光效应如何引起相位延迟。一种是电场方向与通光方向一致称为纵向电光效应;另一种是电场与通光方向相垂直称为横向电光效应。仍以KDP类晶体为例进行分析沿晶体Z轴加电场后其折射率椭球发生变化。如果光波沿Z方向传播则其双折射特性取决于椭球与垂直于Z轴的平面相交所形成的椭园。令Z=0得到该椭圆的方程为:这个椭圆的一个象限如图中的暗影部分所示。它的长、短半轴分别与x’和y’重合x’和y’也就是两个分量的偏振方向相应的折射率为nx’和ny’。因此当这两个光波穿过晶体后将产生一个相位差KDP型(42m晶类)晶体的半波电压和(波长＝0.55μm)根据上述分析可知两个偏振分量间的差异会使一个分量相对于另一个分量有一个相位差（△）而这个相位差作用就会(类似于波片）改变出射光束的偏振态。在一般情况下出射的合成振动是一个椭圆偏振光用数学式表示为：这是一个直线方程说明通过晶体后的合成光仍然是线偏振光且与入射光的偏振方向一致这种情况相当于一个“全波片”的作用。综上所述设一束线偏振光垂直于x’y’平面入射