第二章-光辐射的调制-光电技术教学课件.ppt
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1、第二章第二章 光辐射的调制光辐射的调制 调制的内容:调制的内容:是指改变光波振幅、强度、相位或频率、是指改变光波振幅、强度、相位或频率、偏振等参数,使之携带信息的过程。偏振等参数,使之携带信息的过程。调制的目的:调制的目的:光信息系统的信号加载与控制光信息系统的信号加载与控制 调制的方法:调制的方法:传统方法:调制盘(对光辐射强度进行调制);传统方法:调制盘(对光辐射强度进行调制);现代方法:利用外场的微扰引起介质的非线性极化,从现代方法:利用外场的微扰引起介质的非线性极化,从而改变介质的光学性质。在外场下利用光和介质的相互而改变介质的光学性质。在外场下利用光和介质的相互作用而实现对光辐射振幅
2、频率、相位等参数的调制。作用而实现对光辐射振幅频率、相位等参数的调制。5/26/202315/26/20232o 光辐射的现代调制方法:光辐射的现代调制方法:n按调制是在光源内发生还是光源外进行分:按调制是在光源内发生还是光源外进行分:内调制内调制和和外调制外调制n内调制内调制:将欲传输的信号直接加载于光源,以:将欲传输的信号直接加载于光源,以改变光源的输出特性来实现调制;改变光源的输出特性来实现调制;例:对半导体激光器的驱动电源用调制信号直例:对半导体激光器的驱动电源用调制信号直接控制,实现对所发射激光强度的调制;接控制,实现对所发射激光强度的调制;又如:把调制元件放在谐振腔内,用欲传输的又
3、如:把调制元件放在谐振腔内,用欲传输的信号控制调制元件物理性质的变化而改变光腔信号控制调制元件物理性质的变化而改变光腔参数,从而调制激光输出。参数,从而调制激光输出。5/26/20233n外调制:在光源外的光路上放置调制器,将欲外调制:在光源外的光路上放置调制器,将欲传输的信号加载于调制器,透过光的物理性质传输的信号加载于调制器,透过光的物理性质将发生变化,实现调制。将发生变化,实现调制。o电光调制电光调制o声光调制声光调制o磁光调制磁光调制o热光效应热光效应n激光外调制激光外调制o体调制体调制o光波导调制光波导调制n光调制光调制o光调制:改变光强或频率光调制:改变光强或频率o光偏转:改变光的
4、方向光偏转:改变光的方向5/26/202342.2 2.2 电光调制电光调制o电光调制电光调制就是利用就是利用电光效应电光效应将电信号调制到将电信号调制到传输的光载波上,进而实现光学控制。传输的光载波上,进而实现光学控制。o晶体的电光效应可实现对晶体中传播光波的晶体的电光效应可实现对晶体中传播光波的调制,有相位调制、强度调制和脉冲调制等。调制,有相位调制、强度调制和脉冲调制等。o在实际应用中,电光晶体总是沿着相对光轴在实际应用中,电光晶体总是沿着相对光轴的某些特殊方向切割而成的;的某些特殊方向切割而成的;o电光效应在实际应用中通常有两种方式,即电光效应在实际应用中通常有两种方式,即纵向与横向电
5、光效应;纵向与横向电光效应;5/26/20236一、一、电光效应电光效应o晶体的折射率因外加电场而改变的现象称为晶体的折射率因外加电场而改变的现象称为电光效应电光效应。各向同性介质各向同性介质外加强电场外加强电场双折射现象双折射现象双折射现象双折射现象双折射变化双折射变化e e光光晶体的截面晶体的截面O O光光单色自然光单色自然光5/26/20237 通常材料的介电常量通常材料的介电常量 与外电场无关,但当外与外电场无关,但当外加电场较强时,介电常量便有微小的变化,从而引加电场较强时,介电常量便有微小的变化,从而引起折射率变化:起折射率变化:、为常量常量线性电光效应,或线性电光效应,或Pock
6、els效应(效应(KDP、LiNbO3)二次电光效应,或二次电光效应,或Kerr效应效应(BaTiO3、硝基苯液体)、硝基苯液体)、k由介质本身的性质决定,取决于晶体本身的结构和对称性。现在讨论现在讨论线性电光效应线性电光效应 5/26/20238采用下采用下标简标简化形式以化形式以 表示表示,则则的下的下标为标为 11,22,33,23(32),31(13),12(21)1,2,3,4,5,6有有6个独立的分量。个独立的分量。无无电场时电场时,于是,于是5/26/202310施加施加电场时电场时,折射率,折射率椭椭球系数的改球系数的改变变量量与外加与外加电场电场成正比,即成正比,即 其中其中
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