光束调制原理ppt课件.ppt

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1、?光源传输调制光束的调制和扫描第3章重点掌握：电光、声光调制原理由激光“携带”的信息(包括语言、文字、图像、符号等)通过一定的传输通道(大气、光纤等)送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。这种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(Modulator）。其中激光称为载波；起控制作用的低频信息称为调制信号。§3.1光束调制原理激光是一种频率更高的电磁波，它具有很好相干性，因而象以往电磁波（收音机、电视等）一样可以用来作为传递信息的载波。例子：调幅波的调制过程解调（demodulate)：调制的反过程，把调制信号还原成原来的信息。电视传像的基本过程根据调制器和激

2、光器的相对关系，可以分为内调制和外调制例如：光发调制（内调制）激光光波的电场强度是：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。外调制：是指激光形成之后，在激光器外的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使光波的某参量受到调制。例如：视频信号传输调制过程外调制方便，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。激光调制按其调制的性质可以分为调幅、调频、调相及调强等。§补充基本概念1.光调制：指改变光波的振幅、强度、频率、相位、偏振等特性参数，通过光与物质相互作用

3、所产生的物理效应实现的。2.调制器：指用于改变光波特性参数的物质或器件，可分为天然调制器和人工调制器，又可以分为体调制器和光波导调制器。3.调制种类：按照对光波参数的调制，可以分为强度调制、相位调制、频率调制和偏振调制等。4.调制方式：按照光受到的作用场的不同，可以分为电光调制、声光调制、磁光调制和光光调制等。§补充光调制的评价指标调制深度（或调制度）：指光载波由外加信号作用产生的变化能力。外加信号使光强减弱时，定义为η=(I0-I)/I0;ηmax=(I0-Im)/I0外加信号使光强增强时，定义为η=(I-I0)/Im;ηmax=(Im-I0)/Im2.调制带宽：指调制器件能工作的调制频率

4、范围。定义为调制深度的最大值下降到50%时，取上下两个频率之差Δν。§补充光调制的评价指标3.插入损耗：指光在调制器中传输所产生的损耗，通常用分贝表示。外加信号使光强减弱时，定义为Li=10lg（It/Io）外加信号使光强增强时，定义为Li=10lg（It/Im）It:无调制器时光波的传输光强；Io：有调制器但无外加信号时的传输光强；Im：施加最大外界信号时的传输光强。4.隔离度：指输入端和输出端之间的最终损耗情况，也用分贝表示：Li=10lg（Io/Ii）Am和ωm分别是调制信号的振幅和角频率.振幅调制就是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如：如果调制

5、信号是一个时间的余弦函数，即：§3.1.1振幅调制当进行激光振幅调制时，(3.1-1)式中的激光振幅Ac不再是常量，而是与调制信号成正比。例如：调幅波的调制过程其调幅波的表达式为：利用三角公式：得：(3.1-3)(3.1-4)称为调幅系数。调幅波频谱调幅波的频谱是由三个频率成分组成的。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。调频或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。ωc不再是常数，而是随调制信号而变化，即：Ａ、对于调频而言，就是(3.1-1)式§3.1.2频率调制和相位调制━

6、调频和调相例如：光纤通信中相位调制若调制信号是余弦函数，则调频波总相角为：其中称为调频系数，为频移幅值，即频率变化时偏移中心频率的程度，kf称为比例系数。则调制波的表达式为：式中，称为调相系数。(3.1.8)则调相波的表达式为：(3.1.9)Ｂ、对于调相而言，不再是常数，而是随调制信号而变化，即：由于调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此可写成统一的形式利用（3.1.10）(3.1.11)三角公式展开(3.1-10)式，得：将式中知道了调制系数m，就可从贝塞尔函数表查得各阶贝塞尔函数的值。两项按贝塞尔函数展开：将以上两式代入(3.1-11)式利用三角函数关系式：(3.1.12)可得：可见，

7、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角度调制波的频谱图例题：如下图是m=1时的角度调制波的频谱。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