第六章--光辐射的调制ppt课件.ppt

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1、第六章光辐射的调制§6.1序言激光具有极好的时间和空间相干性，与无线电波相似，易于调制，且光波的频率极高，可供利用的频带很宽，故传递信息的容量很大。加之激光束发散角小，光能高度集中，既能传输较远距离，又易于保密。因而为光信息传递提供了一种理想的光源。1013~1015Hz把欲传输的信息加载于光辐射，对光的参量（振幅、频率、相位、偏振状态和传播方向等）进行控制使其发生变化并携带信息的过程称为调制。载波调制信号（低频）概念调制的目的：对所需处理的信号或被传输的信息做某种形式的变换，使之便于处理、传输和检测。一般应用最多的是对光的振幅调制。因为

2、光强与光的振幅平方成正比例，因此对光的振幅调制也就是对光强的调制。1.调制信号2.直流成分3.载波放大4.调制后信号振幅调制传统调制方式光学调制盘(强度调制)现代调制方式现代调制器的工作基础是利用外场引起物质的非线性极化从而改变其光学性质产生的各种物理效应，实现光辐射振幅、相位等参数的调制。例如，电光效应、声光效应、磁光效应。光调制分为内调制和外调制例如，半导体激光器和半导体发光二极管所发的光，都与通过它的电流强度成正比例，改变电流强度，也就改变了它们的发光强度，因此可用调制信号直接控制驱动电源来实现对所发射光的强度进行调制的目的；另外，

3、激光器的发光都与光腔有关，如果把调制措施引入到光腔里面来，使调制器和光腔结成一个整体，也可以使出射光受到调制。内调制(直接调制)：把承载信息的电信号作为驱动电流直接施加在激光器上，在激光振荡过程中进行的，即以调制信号去改变激光器的振荡参数，从而改变激光输出特性以实现调制。基本的直接调制方式内调制的特点：发光机制和调制机制紧密联系，实行起来，有的简单，有的复杂，多数情形不易调整；另外要求光源惰性小。外调制是指发光器和调制器是分开设立的，使光在传播过程中受到调制的一种方式。即激光形成之后，在激光器外的光路上放置调制器，在调制器上加调制信号电压

4、，改变调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使透过光波的某参量受到调制。所以外调制不是改变激光器参数，而是改变已经输出的激光的物理性质（强度、频率、相位、偏振等参数）。外调制方式外调制的特点：发光器与调制器没有内在联系，实行起来比较简单，而且容易调整，且比内调的调制速率高(约一个数量级)，调制带宽要宽得多，故倍受重视，所以，现在光电装置中多数都采用外调制方式。调制器的性能对调制质量影响很大，一般对调制器的要求是，性能稳定，调制度高，损耗小，相位均匀，有一定的带宽等。§6.2调制的基本原理与无线电通信技术中利用无线电波作为传递语言或图像

5、信息的载波相似，在光电技术中利用光波作为传递信息的载波。光波频率高于无线电波，因此用光波传递信息的容量大；光传播具有方向性，因此光波传递信息保密性好，抗干扰性强。调制不仅使光信号携带信息而具有与背景辐射不同的特征，便于抑制背景光的干扰，而且可以抑制系统中各环节的固有噪声和外部电磁场的干扰，使采用调制的光电系统在信号传输和探测过程中，具有更高的探测能力。使光波中的某种可测量参量随信号的变化而变化。调制方式相位调制－接收器为外差接收系统强度调制－接收器为光探测器频率调制－接收器有分光器偏振态调制－接收器设有偏振片内调制直接对光源进行调制简单方

6、便，效率高调制速度有限，带宽比较小外调制在光传输路径上进行调制（声光、电光、磁光等）调制速度高，带宽较大光调制器（一）光调制的形式模拟调制：信息信号连续改变载波的强度、频率、相位或偏振；任意时刻信息信号幅度与波参数幅度一一对应。包括调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)三种方式。脉冲调制：对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，而用脉冲序列作载波。数字调制：把信息信号以编码的形式转换为脉冲序列。载波脉冲在时间上的位置固定，而幅度被量化。调角调角调角时间信息信号时间振幅调制时间频率调制时间强度调制模拟调制时间信息信号时间脉冲调宽抽样值(3)(

7、1)(2)(5)(6)(4)时间脉冲调幅时间脉冲调频脉冲序列的某一参量随低频调制信号的变化而变化。脉冲调制数字调制时间模拟信号电压时间数字信号电压76543210100（4）100110110（6）011（3）0110011001（1）100（4）数字系统与模拟系统相比不受噪声和失真的干扰；但系统的频带比相应的模拟信号带宽要大的多。（二）调制信号的频谱利用信号频谱和噪声频谱的差别，可以抑制噪声，提高检测质量。因此，调制形式确立后，应分析所调制信号的频谱，以利于信号的电路处理。时域描述和频域描述我们直接观测或记录的信号一般是随时间变化的物理

8、量，即以时间作为独立变量，称为信号的时域描述。为了研究信号的频率结构和各频率成分的幅值大小，应对信号进行频谱分析，把时域信号通过分析变成频域信号，即对信号作频域描述。从数学分析可知，任何周期函