光的调制技术.ppt

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1、光的调制技术主要内容一、光辐射的调制二、模拟调制三、数字调制方式四、外调制一、光辐射的调制光辐射的调制：是指改变光波的振幅、强度、频率、相位和偏振等参量使之载携信息的技术过程。可以完成将传输的信息加载到激光上的装置称为调制器，承载信息的激光称为光载波；传输的信息称为调制信号，加载信号后的激光称为调制光。1.1光辐射调制的实现光波具有振幅、频率、相位、强度和偏振等参量，能够通过某种物理效应改变这些参量，使其按照调制信号的规律变化，光波受到信号的调制，形成调制光。其中光波的电场强度1.2光辐射调制的分类按照调制器

2、和激光器的关系：内调制：是指加载调制信号是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。调制信号改变激光器的泵浦驱动电流，使得输出的激光强度受到调制（称为直接调制或者电源调制）在谐振腔内加入调制元件，用调制信号控制元件的物理特性的变化，以改变谐振腔的参数，从而改变激光器输出特性1.2光辐射调制的分类按照调制器和激光器的关系：外调制：在激光谐振腔以外的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器件的物理性质，当光通过调制器件时，光波的某个参数发生变化。外调制不改变激光器的

3、参数，不涉及激光器的内部结构，是目前应用广泛的一种调制方式；内调制具有小型化、集成度高的特点，主要应用在光通信的半导体激光器中，提高系统的集成度。1.2光辐射调制的分类按照调制的性质：幅度调制；频率调制；相位调制；强度调制；模拟调制1.2光辐射调制的分类：按照调制器的工作机理：电光调制；声光调制；磁光调制；直接调制（电源调制）外调制2.1振幅调制幅度调制是使光载波的振幅随着调制信号的变化规律而变化，简称调幅。调幅系数设调制信号是一个时间的余弦函数当进行激光振幅调制之后，激光振幅Ac不再是常量，而是与调制信号成

4、正比。载频分量边频分量边频分量调幅波频谱二、模拟调制2.2频率调制频率调制和相位调制使得光载波的频率和相位随着调制信号的变化规律而改变，两种调制表现为总相角ψ(t)的变化，统称为角度调制。频率调制：角频率ωc不再是常数，而是随调制信号而变化若调制信号仍是一个余弦函数，则调频波的总相角为其中称为调频系数，kf称为比例系数2.3相位调制调相系数相位调制就是相位角不再是常数，而是随调制信号的变化规律而变化，调相波的总相角为：相位调制频率调制和相位调制都是调制总相角，可以写成统一形式，m的调制系数。利用三角公式展开，

5、得：将式中两项按贝塞尔函数展开：2.4频率调制和相位调制将以上两式代入利用三角函数关系式：可得可见，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。2.4频率调制和相位调制2.5强度调制强度调制是使得光载波的强度随着调制信号的变化而改变，由于接收器一般都直接感受接受的光信息强度的变化，所以强度调制是采用的比较多的一种方式。强度调制的频谱除了载波分量和对称分布的边频之外，还有低频和直流分量。为了提高抗干扰能力，采

6、用二次调制方式，即采用副载波进行强度调制。强度调制系数激光的光强度定义为光波电场的平方，其表达式为三、数字调制方式脉冲调制是用一种间歇的周期性脉冲序列作为载波，这种载波的某一参量按调制信号规律变化的调制方法。先用模拟调制信号对一个电脉冲序列的某个参数（幅度、宽度、频率、位置等）进行电调制，形成已调电脉冲，然后再利用已调的电脉冲序列对光载波进行强度调制，形成光脉冲序列。3.1脉冲调制调制信号幅度调制脉宽调制频率调制脉位调制脉冲调制有脉冲幅度调制、脉冲宽度调制、脉冲频率调制和脉冲位置调制。3.1脉冲调制三、数字调

7、制方式脉冲编码调制是把模拟信号先变成电脉冲序列，进而变成表示信息的二进制编码，然后再对光载波进行强度调制，要实现上述过程，必须进行三个过程。抽样量化编码编码以后，信号转化为相应的二进制码，用这一系列的电脉冲加到一个强度调制器上，控制激光器的输出。3.2脉冲编码调制光波在介质中的传播规律受到介质折射率分布的制约，而折射率的分布又与其介电常量（电容率）密切相关。晶体折射率可用施加电场E的幂级数表示，即4.1.1电光调制的物理基础式中，γE是一次项，由该项引起的折射率变化，称为线性电光效应或泡克耳斯(Pockels

8、)效应；由二次项bE2引起的折射率变化，称为二次电光效应或克尔（Kerr）效应。对于大多数电光晶体材料，一次效应要比二次效应显著4.1电光调制四、外调制4.1.2电光效应电光调制是基于电光效应，某些晶体在外加电场的作用下，折射率发生变化，使得在其中传播的光信号的传播特性受到影响，称为电光效应。电光效应被广泛使用来实现对光波（相位、频率、偏振和强度）的控制，已经做成调制器、偏振控制器和滤波器件等等。电