最新天津大学《激光技术》课件 01-激光调制与偏转技术教学讲义ppt.ppt

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1、天津大学《激光技术》课件01-激光调制与偏转技术主要内容1.1调制的基本概念1.2电光调制1.3声光调制1.4其他调制方法1.5激光偏转技术第一章小结1.1调制的基本概念一、调制二、激光调制三、振幅调制和光强调制四、频率调制和相位调制五、脉冲调制与编码调制(1)按调制器与激光器的相对关系分类(a)内调制：(b)外调制:3、激光调制的分类（两种分类方式）在激光形成过程中，以调制信号改变激光振荡的某一参数，即用调制信号控制着激光的形成。（两种实现方式）-internal~用调制信号控制激光器的泵浦电流。如光通信中LD的调制-直接调制在谐振腔内放置调制器。100%50%激光优点：调制器需要激励

2、功率小，调制效率高。缺点：有附加损耗，降低输出功率；调制器带宽受谐振腔通带的限制。100%50%激光调制器在激光腔外-external~优点：不影响激光器的输出功率；不受谐振腔通带的限制。缺点：调制效率低。3、激光调制的分类（两种分类方式）(1)按调制器与激光器的相对关系分类(2)按调制的性质分类利用调制信号去改变激光的某一参数，使其按调制信号规律变化的过程。激光调制：振幅-振幅调制相位-相位调制频率-频率调制模拟调制脉冲调制脉冲编码调制激光的电场强度：对未调波，激光输出功率稳定时各参数可认为是常数光强-强度调制I=

3、A

4、2如果以脉冲激光作为载波幅度、脉宽、重复频率、位置三、振幅调制和光

5、强调制1、振幅调制（调幅-Amplitudemodulation）：(1)定义：以调制信号改变激光的振幅，使其按调制信号的规律变化的过程。调制后：调制前：注:c–carrier(载波)调制后的振幅：注:a(t)调制信号，即要传递的信息;K比例系数，调制灵敏度调制后的电场：假设：注:m–modulation(调制)调制前，激光的振幅是恒定的。调制后，振幅按调制信号的规律变化，即实现了调幅。定义调制后，振幅的包络线表示了激光振幅随时间的变化规律-调制信号的规律。由上图可以看出：调制前调制信号调制后振幅的包络振幅的包络(2)调幅系数可见，振幅的变化程度与调制信号的幅度有关-成正比。为了表征调制

6、前后激光振幅的变化程度，定义调幅系数调制后的振幅：最大振幅：最小振幅：振幅最大变化量：定义：在调幅中，振幅的最大变化量与振幅的平均值之比。根据调幅系数的定义容易看出：ma主要由比例系数K和调制信号的振幅Am决定。调制后的振幅：ma越大，调制前后振幅的变化越大–调制深度越深为保证调制不失真，必须保证ma<1(3)调幅波的频谱分析调幅后的电场调制前的激光-载频激光频率和调制频率之和–上边频激光频率和调制频率之差–下边频调幅波的频谱2、强度调制：(Intensitymodulation)(1)定义：以调制信号改变激光的光强，使其按调制信号的规律变化的过程。光强的定义：常数强度调制后:kp-比例

7、系数设调制信号：单频余弦波则有：强度调制系数：对mp的要求：为确保不失真，必须mp<1频谱分析：与振幅调制类似–载频、上下边频、m、直流分量调制系数越大，调制越深调制后，光强的包络按调制信号规律变化。符合定义、与调幅类似mp取值不当会导致失真。强度调制系数不同时的调制效果I0四、频率调制和相位调制1、定义:(Frequency/phasemodulation)以调制信号去改变激光的频率（相位），使激光的频率（相位）按调制信号规律变化的过程，称为频率（相位）调制。简称调频（相）。载波电场的表达式：调相：总相角：调频：a(t)调制信号kf比例系数调频和调相的结果都是使总相角按调制信号的规律

8、变化，因此统称为角度调制。两者的差别仅在于实现方法的不同。假设：调频：调相：调频（相）波表达式的推导调频（相）波的统一表达式:调相系数2、频谱分析调频（相）波的统一表达式：利用三角公式展开：当时（弱调制），有:当m较大时，上述近似不能成立，须用贝塞尔函数展开（电光调制器中详细讲）五、脉冲调制与编码调制1.脉冲调制周期性电脉冲序列已调电脉冲序列模拟调制信号脉冲调幅（PAM）脉冲调宽（PWM）脉冲调频（PFM）脉冲调位（PPM）激光载波强度调制实际上是以经调制信号调制的电脉冲序列作为调制信号，对激光载波进行强度调制电调制2.编码调制对模拟调制信号进行抽样和量化，转变为数字信号；然后对数字信号

9、进行编码（0，1）并驱动调制器。1-极大值，0-零值---数字强度调制用激光的“有”、“无”来传递信息（光纤通信）一、电光调制的物理基础二、电光强度调制原理三、纵向电光强度调制器四、横向电光强度调制器五、电光相位调制六、电光调制器的设计考虑1.2电光调制（Electro-OpticalModulation)1.自然双折射：定义：当一束光沿偏离光轴方向进入各向异性晶体中时，会分解为偏振方向相互垂直的两束光,o光(振动方向⊥主截面),e