电光调制器-强度调制器-相位调制器-EOM原理课件.ppt

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1、EOM的工作原理QQ775332295目录EOM的定义电光调制的分类EOM的种类及应用EOM的工作原理EOM的特性参数EOM的操作方法EOM在本次试验中的作用EOM的定义EOM，全称ElectroopticModulator，即电光调制器，利用电光效应工作的光调制器。将信息加载于激光的过程称之为调制,完成这一过程的装置称为调制器,其中激光称为载波；起控制作用的低频信息称为调制信号。电光调制属于外调制，即在激光器外的光路中进行调制。目前光通信领域所用的电光调制器大多是铌酸锂材料做的光波导强度调制器。电光

2、调制按其调制的性质可以分为调幅、调频、调相及强度调制等。振幅调制振幅调制就是使载波的振幅随着调制信号的规律而变化的振荡，简称调幅。设激光载波的电场强度为：如果调制信号是一个时间的余弦函数，即：其中Am和ωm分别是调制信号的振幅和角频率，当进行激光振幅调制之后，激光振幅Ac不再是常量，而是与调制信号成正比。电光调制的分类其调幅波的表达式为：利用三角公式：得：式中，称为调幅系数。可见调幅波的频谱是由三个频率成分组成的，其中，第一项是载频分量，第二、三项是因调制而产生的新分量，称为边频分量。调幅波频谱调频或

3、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。中的角频率ωc不再是常数，而是随调制信号而变化，即：对于调频而言，就是式频率调制和相位调制━━调频和调相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。则调制波的表达式为：同样，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：式中，称为调相系数。则调相波的表达式为：调频和调相波的频谱。由于调频和调相实质上最终

4、都是调制总相角，因此可写成统一的形式利用三角公式展开，得：将式中两项按贝塞尔函数展开：知道了调制系数m，就可得各阶贝塞尔函数的值。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。0.770.440.110.02角度调制波的频谱如下图是m=1时的角度调制波的频谱。显然,若调制信号不是单频正弦波,则其频谱将更加复杂。另外，当角度调制系数较小（即m<<1）时，其频

5、谱与调幅波有着相同的形式。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):强度调制于是，强度调制的光强表达式可写为:式中，为比例系数。设调制信号是单频余弦波将其代入上式,并令(称为强度调制系数)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

6、低频和直流分量。强度调制脉冲调制以上几种调制形式所得到的调制波都是一种连续振荡的波,称为模拟式调制。另外,在目前的光通信中还广泛采用一种在不连续状态下进行调制的脉冲调制和数字式调制(也称为脉冲编码调制)。它们一般是先进行电调制（模拟脉冲调制或数字脉冲调制）,再对光载波进行光强度调制。周期脉冲序列载波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。即先用模拟调制信号对一电脉冲序列的某参量(幅度、宽度、频率、位置等)进行电调制，使之按调制信号规律变化,成为已调

7、脉冲序列,然后再用这已调电脉冲序列对光载波进行强度调制,就可以得到相应变化的光脉冲序列。周期脉冲序列载波(a)调制信号(b)脉冲幅度调制(c)脉冲宽度调制(d)脉冲频率调制(e)脉冲位置调制脉冲调制形式EOM的种类及应用根据电极结构不同，EOM可以分为集总参数调制器和行波调制器；根据波导结构不同，EOIM可以分为Msch-Zehnder干涉式强度调制器和定向耦合式强度调制器；根据通光方向与电场方向的关系，EOM可以分为纵向调制器和横向调制器。纵向电光调制器具有结构简单、工作稳定（与偏振无关）、不存在自

8、然双折射的影响等优点，其缺点是半波电压太高，特别在调制频率较高时，功率损耗比较大；KDP晶体横向电光调制的主要缺点是存在自然双折射引起的相位延迟，可采用“组合调制器”的结构予以衬偿。电光调制器有很多种，根据不同的标准可以分成不同的类别。根据电光晶体材料的不同，可分为KDP晶体，铌酸锂EOM，硝基苯EOM，锂铌酸钾EOM；根据所用电光效应的不同也可分类，若电光材料折射率与调制电压呈线性关系，即称为线性电光效应（泡克尔斯效应），如KDP晶体，铌酸锂；若电光材