声光移频器在相干系统-Readppt课件.ppt

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1、第二章各种类型的光控器件第一节电光控制器件第二节声光控制器件第三节磁光控制器件第一节电光控制器件2.1.1几种常用电光材料的线性电光效应常用的线性电光效应较强的材料：LiNbO3（铌酸锂）、LiTaO3、KDP（磷酸二氢钾）、KTN（铌酸锂钾）、BaTiO3等一、铌酸锂晶体的线性电光效应铌酸锂是一种人工生长的晶体，简写为LN；0.4~5m光谱范围内的透过率大于95%;光学均匀性好不潮解，属于三方晶系点群结构特点2.1.2铌酸锂的线性电光效应线性电光系数矩阵：在外加电场E(E1，E2，E3）作用下，新的折射率椭球方程：一、外加电场平行于z轴即E1=E2=

2、0由于此时没有交叉项出现，说明加电场后折射率椭球的主轴与原来的折射率椭球的主轴完全重合，折射率椭球仍为旋转椭球。一、外加电场平行于z轴一般ij的量级为10-10cm/V,而E的量级通常为104V/cmijE<<1利用泰勒级数展开：一、外加电场平行于z轴由此可以得到新的主折射率为：对于纵向调制，两个正交的线偏振光经调制器出射所产生的相位差为：横向调制所产生的相位差为：LiNbO3晶体沿z轴方向加电场后，只产生横向电光效应，而不产生纵向电光效应。二、外加电场平行于y轴当外加电场平行于y轴时，E1=E3=0折射率椭球主轴将绕x轴转动了一个角度，并且由单轴

3、晶体变成了双轴晶体。新的主折射率为：折射率主轴x轴不转动；折射率椭球z轴长短不变，x和y方向的主值发生了变化；适用于纵向及横向的应用。三、外加电场平行于x轴当外加电场平行于x轴时，E2=E3=0出现两个交叉项，说明在E1的作用下，晶体的折射率椭球主轴绕两个主轴发生了转动。新的主折射率为：与外加电场平行于y轴对晶体的作用基本相同，差别仅在于主轴旋转的程度不一样。2.1.3GaAs和InP的线性电光效应线性电光系数矩阵：在外加电场E(E1，E2，E3）作用下，新的折射率椭球方程：当外加电场平行于x轴时，E2=E3=0出现一个交叉项，说明在E1的作用下，晶体的

4、折射率椭球绕x轴转动了一定角度（450），得到新的折射率椭球方程：2.1.3GaAs和InP的线性电光效应没有外加电场时，折射率椭球为一球体.新的主折射率为：可运用在横向和纵向调制2.1.3GaAs和InP的线性电光效应2.1.4电光调制器电光调制的物理基础是电光效应，即某些晶体在外加电场作用下，其折射率发生与电场相关的变化。当光波通过时，其传输特性就在外加电场的作用下发生可控的变化。这种现象就是电光效应作用的结果。在外加电场的作用下，可以人为的改变媒质（包括晶体和各向同性媒质）的光学性质。利用这些电光材料做成的电光器件可以实现对光束的振幅、相位、频率、

5、偏振态和传播方向的调制，使电光效应在现代光电工程系统得到广泛的应用。一、电光体相位调制器设起偏器的偏振通光方向平行于晶体的感应主轴x’（或y’)因此，入射晶体的线偏振光不再分解成沿x’，y’的两个分量，外电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位：一、电光体相位调制器对于KDP晶体：假设外加电场为：晶体入射面光场为：晶体出射面光场为：相位调制系数一、电光体相位调制器二、电光体强度调制器比相位调制器多了一个检偏器和1/4波片如果外电场为零，偏振面不发生旋转，通不过检偏器，则输出光强为零；如果外加电压正好使偏振面转过900，完全从检偏器通过，则输出光强最大，这

6、个电压称为半波电压。起光偏置作用，使调制信号的工作点位于线性调制区域。1.结构二、电光体强度调制器在外加电场作用下，电光晶体尤如一块波片，相位延迟随外加电场的大小而变，随之引起偏振态的变化，从而使得检偏器出射光的振幅受到调制。2.调制原理二、电光体强度调制器晶体的感应主轴x’，y’与未加电场时单轴晶体的两主振动方向为x,y成450，且与起偏器P的透光轴成450角。KD*P类晶体纵向运用：强度分布为：则通过检偏器的光强为：相对光强为：二、电光体强度调制器透射的相对光强随外加电压变化关系曲线I/I0~V(或）晶体的透射比曲线工作点在透射比曲线的非线性部分时

7、，输出光信号失真;工作点选在透射比曲线线性区(＝/2附近）时，得到不失真的基频信号.二、电光体强度调制器加入1/4波片，引入固定的偏置相位差－－光偏置法如何获得＝/2的偏置相位差由于引入了/2的偏置相位差，P和A之间的总相位差为：/2＋且1/4波片位置可前可后。如果交流调制信号电压为正弦信号：输出相对光强为：二、电光体强度调制器可用于实现激光通信；可用于测定高电压及用作电光开关；用电光效应实现光束偏转的器件称为电光偏转器件。三、电光波导调制器具有较大体积尺寸的分离器件；几乎整个晶体材料都受到外加电场的作用，因此器件必须施加强大的电场，以改变

8、整个晶体的光学特性，从而使之通过的光波受到调制。电光体调制器1.电光波导调制器的