【精品】光调制论文

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1、物理实验光调制与光信模拟实验申剑：08323086（学号）合作人：孙琥龙振江（中山人学理工学院光信二广州广东510275）收稿口期:20110408摘要通过实验操作以及数据进行分析，学习并掌握电光调制、声光调制、磁光调制的机制及运川，在此棊础上进一步了解光通信系统的结构。关键词光调制电光声光磁光光通信系统结构LetteroflightmodulationandopticalsimulationShenJiap：08(323086(StudentID)PartnerISunHu匚ohgZhenjiang(Insti

2、tuteofPhysicsandEngineeringSunYat-senUniversity,Guuangzhou,Guangdong510275)AbstractzThroughtheexperimentaloperationanddataanalysis,Learnandmasterthetheuseoftheelectro-opticmodulation,acousto-opticmodulation,opticalmodulationmechanism,Onthisbasis,furtherunders

3、tandingofthestructureofopticalcommunicationsystems常用的光调制方式主要有电光调制、声光调制和磁光调制，分别是利用电光效应、声光效应和磁光效应来实现对光的调制的。光调制基本原理1.电光调制器件工作原理光学介质的电光效应是指，当介质受到外电场作用时，其折射率将随外电场变化，介电系数和折射率都与方向有关，介质的光学特性由原来的各向同性变为各向异性。目前已发现两种电光效应，一•种是泡克耳斯（Pockels）效应,即折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例；另一种是克尔（K

4、err）效应，即折射率的变化量与外电场强度的二次方成比例。利用泡克耳斯效应制成的调制器成为泡克耳斯盒，其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。利用克尔效应制成的调制器称为克尔盒，其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化介物。泡克耳斯盒冇纵向调制器和横向调制器两种。我们实验中使用的是电光晶体为DKDP（磷酸二笊钾）的纵向调制泡克耳斯盒。不给泡克尔斯盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过起偏器P后变为振动方向平行于P光轴的平而偏振光。通过泡克耳斯盒时，其偏振方向不变，到达检偏器Q时，因光的振动方向垂直于

5、Q光轴而被阻挡，所以Q没有光输出；给泡克耳斯盒加电压吋，由于电光效应，盒中介质将具有单轴晶体的光学特性，光轴与电场方向平行。此时，通过泡克耳斯盒的平面偏振光的振动方向将被改变，从而产生了与Q光轴方向平行的分最，即Q有光输出。Q输出光的强弱与盒中介质的性质、几何尺寸、外加电床大小有关。对于结构已确定的泡耳克斯盒来说，若外加电压是周期性变化的，则Q的光输出也是周期性变化的，由此实现对光的调制。图1各个量的方位关系图图1表示的是几个偏振量之间的方位关系，光的传播方向平行于Z轴，M和N分别为起偏器卩和检偏器Q的光轴方向，

6、彼此垂直；Q为M与y轴的夹角，0为N与y轴的夹角，a+外电场使克尔盒中电光介质产生的光轴方向平行于x轴；o光垂直于XZ平面，e光在XZ平面内。设自然光经过P后所产生的输入DKDP晶体平面偏振光为：Em=Esincot(1)DKDP是负单轴晶体，即"。>化，其折222射率椭球方程为:冷+与+务=1蚀)%ne(2)其中z为光轴方向。加上平行于光轴的纵向调制电压后，折射率椭球方程变为：x=x*cos45°一/sin45°=(x-y*)/V2vy=/sin45°+/cos45°=(x'+y*)/V2z=才(5)nx,=n

7、Q-nly63Ez/2=2mly63EzUA(7)式中1是晶体的厚度。o光和e光在介质输出端的表达式为：p光:Exl=Esincotsina光：£丫/=Esin(曲+0)sina当0、e光到达检偏器Q时，只有平行于Q

8、的光轴N的分量可以通过，故通过Q的光可以表示为：計沪話+2皿,日⑶式中*3是晶体的电光系数。通过朋标系变化，消除上式中的交叉项得'2•?‘2——+-——I=1222“仇・“(4)Exn=-Epsin0