《光辐射的调制》ppt课件

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1、光电信号检测第八章光辐射的调制光辐射调制概述既然光束具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达到“运载”信息的目的。需要指出的是，由于光电探测器仅响应于光功率(辐射通量)，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到光束上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，完成这一过程的装置称为光调制器，光束称为载波，起控制作用的低频信息称为调制信号。光波的

2、电场强度可以表示为：10/6/20212光辐射调制定义：改变光波振幅、强度、相位、频率或偏振等参数，使之携带信息的过程。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。方法：1.调制盘光辐射的强度（能量）2.外场（电、声、磁）介质的光学性质振幅、相位、频率等参数。10/6/20213光调制的分类：内调制、外调制内调制：将待传输信号直接加载于光源，以改变光源的输出特性来实现调制。实例：半导体激光器电源激光器谐振腔外调制：在光源外的光路上放置调制器，将待传输信号加载于调制器上，来实现调

3、制。解调：从已调制信号中恢复原始信号的过程，调制的逆过程。10/6/20214调制的作用：使光信号携带信息、抑制背景干扰、抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。§8－1光辐射调制的基本原理调制的形式：模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制：信息信号连续改变载波的强度、频率、相位或偏振（载波是模拟信号）。特点：信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对应。模拟调制形式：调幅（AM）、调频（FM）、调相（PM）。10/6/20215模拟调制的原理强度调制：振幅调制：频率调制：10/6/20216脉冲调制载波：对信息信号的幅度按

4、一定规律间隔取样，用脉冲序列作载波（载波是脉冲序列）。方法：脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号的幅度变化。分类：脉冲调幅（PAM）、脉冲调宽（PWM）、脉冲调频（PFM）、脉冲调位（PPM）。10/6/20217脉冲调制脉冲幅度调制脉冲宽度调制脉冲频率调制脉冲位置调制信息信号10/6/20218数字调制方式：把信息以编码形式转变位脉冲序列特点：脉冲在时间上固定，幅度被量化优点：效率高、失真小；抑制噪声能力强、精度高；系统易于实现。10/6/20219调制盘是光强度调制器的一种。§8－2调制盘制作方法：光刻（精

5、密）表面刻划（粗线条）作用：把恒定的光辐射通量变成周期性重复的光辐射通量。10/6/202110调制盘的光刻制作方法曝光显影腐蚀掩模光刻胶玻璃基底金属层涂胶紫外光去胶10/6/202111调制盘的扫描方式：旋转式——调制盘绕光轴转动圆锥扫描式——调制盘不动，光学系统像点作圆周运动圆周平移式——调制盘绕光轴作圆周平移扫描脉冲调宽调制盘光点扫描式调幅调制盘旋转调频调制盘10/6/202112莫尔（Moire）一词在法文中的原意是表示水波纹或波状花纹。当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动的水波型花纹，

6、当时就将这种有趣的图案叫做莫尔条纹。任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能产生按新规律分布的莫尔条纹图案。1874年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运动比较等方面有广泛的应用。莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技术中。在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取各

7、种被测量的信息。§8－3莫尔条纹10/6/202113播放中……1.圆弧莫尔条纹单击准备演示播放动画莫尔条纹举例10/6/2021142.光闸莫尔条纹播放动画播放中……莫尔条纹举例10/6/202115单击准备演示3.辐射形莫尔条纹播放动画莫尔条纹举例10/6/2021164.长光栅莫尔条纹播放动画莫尔条纹举例10/6/2021175.长光栅光闸莫尔条纹播放动画莫尔条纹举例10/6/202118莫尔条纹的调制作用从上面的例子可以看到：在光栅后的某一点的光通量随光栅的移动作明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅位移信息转换

8、成光强度变化的信号，从而实现了对光辐射的调制。10/6/202119P>>λ计量光栅——精密测量中的测量元件P≈λ衍射光栅——光谱仪器中的分光元件P<λ亚波长光栅——增透、偏振元件按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅材料：玻璃光栅、金属光栅表面结构：黑白光栅、相位光栅计量光栅10/6/20212010/6/20212110/6/20212210/6/202123复制技术基底