電光調(diào)制基礎(chǔ)

電光調(diào)制?基礎(chǔ)EOM(ElectroopticModulator)將信息加載于激光的過程稱之為調(diào)制，完成這一過程的裝置稱為調(diào)制器，激光稱為載波，起控制作用的低頻信息稱為調(diào)制信號(hào)。電光在激光器外的光路中進(jìn)行調(diào)制，為外調(diào)制。(內(nèi)調(diào)制：加載調(diào)制信號(hào)在激光振蕩過程中進(jìn)行，調(diào)制信號(hào)改變激光器的震蕩參數(shù)，從而改變激光輸出。激光諧振腔內(nèi)放置元件。)?分類調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相、強(qiáng)度調(diào)制1.振幅調(diào)制使載波的振幅隨調(diào)制信號(hào)而變化，簡(jiǎn)稱調(diào)幅。producesanoutputsignalthathastwicethebandwidthoftheoriginalbasebandsignal.激光載波的電場(chǎng)強(qiáng)度為：E0(t)=々cos?。t+,)調(diào)制信號(hào)a(t)=Acos^tA機(jī)和①m分別是調(diào)制信號(hào)的振幅和角頻率。調(diào)制之后，激光振幅A0與調(diào)制信號(hào)成正比。其調(diào)幅波的表達(dá)式為：E（t）=A［1+mcos3t］cos（3t+。）E（t）=Acos（3t+。）+-2uAcos［（3+3）t+。］+/Acos［（3-3）t+。］ma=Am/A0為調(diào)幅系數(shù)。調(diào)幅波的頻譜三個(gè)頻率成分：第一項(xiàng)是載頻分量，二、三項(xiàng)是因調(diào)制而產(chǎn)生的新分量，為邊頻分量。

A0mA0mAa0a02勺一3 3 3+3PS:Single-sidebandmodulationArefinementofamplitudemodulationusestransmitterpowerandbandwidthmoreefficiently.Single-sidebandmodulationavoidsthebandwidthdoublingandtakesadvantageofthefactthattheentireoriginalsignalisencodedineitheroneofthesesidebands.s(t)=s(t)cos(2兀ft)一s(t)sin(2兀ft)(quadratureamplitudemodulation)ssb 0 0單邊帶調(diào)制最常用的是濾波法是分雙邊帶信號(hào)形成和無(wú)用邊帶抑制兩步完成的。雙邊帶信號(hào)由平衡調(diào)制器形成。由于調(diào)制器的平衡作用，載頻電平被抑制到很低。無(wú)用邊帶的抑制，是由緊跟在平衡調(diào)制器后面的邊帶濾波器完成的。邊帶濾波器是一帶通濾波器，若下邊帶為無(wú)用邊帶，則恰當(dāng)?shù)剡x擇其中心頻率和通帶寬度，讓上邊帶信號(hào)通過而抑制下邊帶。當(dāng)需要形成多路獨(dú)立邊帶信號(hào)時(shí)，就需要有相應(yīng)數(shù)目的單邊帶信號(hào)產(chǎn)生器，它們具有不同的載頻和不同中心頻率的邊帶濾波器。然后把這些占有不同頻段的單邊帶信號(hào)線性相加，便可得到多路獨(dú)立邊帶信號(hào)。

.頻率調(diào)制（府）和相位調(diào)制（PM）光載波的頻率或相位隨著調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而改變。兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相角。?）的變化，統(tǒng)稱角度調(diào)制。將瞬時(shí)頻率（瞬時(shí)相位）在原有基礎(chǔ)上新增隨調(diào)制信號(hào)線性變化的頻率（相位）分量。角度調(diào)制相比幅度調(diào)制抗干擾能力強(qiáng)、載波功率利用系數(shù)高、占有頻帶寬。頻率調(diào)制相位調(diào)制變化量角頻率①3(t)=①+A^())=3+ka(t)相位角0總相角%)二13(t)dt+。=3t+Jka(t)dt+0=3t+〕k(Acos3t)dt+0=3t+msin3t+00(t)=3t+0+1a(t)=3t+0+'Acos3t調(diào)制波E(t)=Acos(3t+msin3t+0)E(t)=Acos(3t+m0cos3t+0)系數(shù)調(diào)頻系數(shù)m=匕二”f 3m 3mkf比例系數(shù)調(diào)相系數(shù)m0=k0Am綜合實(shí)質(zhì)都為調(diào)制總相角E(t)=Acos[3t+msin3t+0]=A[cos(3t+0)cos(msin3t)—sin(3t+0)sin(msin3t)]BESSELcos(msin3t)=J(m)+2^^J(m)cos(2n3t)m / n=12n msin(msin3t)=2乙^[J (m)sin((2n—1)3t]m n=12n—1 mE(t)=AJ(m)cos(3t+0)+AZsJ(m)[cos(3+n3)t+0]+(—1)n[cos(3—n3)t+0]0 n=1n 0 m 0 0 m 0單頻正弦波調(diào)制時(shí)，其角度調(diào)制波的頻譜是由光載頻與在它兩邊對(duì)稱分布的無(wú)窮多對(duì)邊頻所組成的。邊頻間的頻率間隔是①）幅度的大小Jn（m）由貝塞爾函數(shù)決定。.強(qiáng)度調(diào)制光載波的強(qiáng)度（光強(qiáng)）隨調(diào)制信號(hào)變化。激光調(diào)制通常多采用強(qiáng)度調(diào)制形式，因?yàn)榻邮掌鳎ㄌ綔y(cè)器）一般直接地響應(yīng)其所接收的光強(qiáng)度變化。激光的光強(qiáng):/（t）=e2（t）=A2cos2（①0t+,）強(qiáng)度調(diào)制的光強(qiáng)表達(dá)式可寫為：I（t）=A2[1+ka（t）]cos2（3°t+《）kp為比例系數(shù)。設(shè)調(diào)制信號(hào)是單頻余弦波a（t）=Amcos（①/）將其代入上式，并令kpAm=mp（稱為強(qiáng)度調(diào)制系數(shù)）I（t）=與[1+mCOS3t]cos2（3t+中）.脈沖調(diào)制以上調(diào)制得到的調(diào)制波都是連續(xù)振蕩的波，稱為模擬式調(diào)制。不連續(xù)狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)制的脈沖調(diào)制和數(shù)字式調(diào)制（也稱為脈沖編碼調(diào)制）。它們一般是先進(jìn)行電調(diào)制（模擬脈沖調(diào)制或數(shù)字脈沖調(diào)制），再對(duì)光載波進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制。脈沖調(diào)制是用一種間歇的周期性脈沖序列作為載波，這種載波的某一參量按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的調(diào)制方法。.先用模擬調(diào)制信號(hào)對(duì)電脈沖序列的某參量（幅度、寬度、頻率、位置等）進(jìn)行電調(diào)制；（按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化，成為已調(diào)脈沖序列）.然后再用這已調(diào)電脈沖序列對(duì)光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制，就可以得到相應(yīng)變化的光脈沖序列。周期脈沖序列載波電光效應(yīng)晶體中在某一方向上加調(diào)制電壓（外加電場(chǎng)），晶體折射率發(fā)生相應(yīng)改變。而在雙折射作用下,導(dǎo)致光場(chǎng)通過該介質(zhì)后傳輸特性發(fā)生改變。線性電光效應(yīng)1.折射率橢球通式有6個(gè)分量.1)」%2+>2+-z2+2—yz+2—xz+2—xy=1%2+當(dāng)晶體加上電場(chǎng)E后折射率各分量都有一個(gè)附加折射率變化，考慮E為線性關(guān)系fy￡=y￡+y￡+y￡i=l?6ijjil1i22i33j=ly--電光系數(shù)，有18個(gè)分量，矩陣表示11Y12Y13Y21Y22Y23Y31Yfy￡=y￡+y￡+y￡i=l?6ijjil1i22i33j=ly--電光系數(shù)，有18個(gè)分量，矩陣表示11Y12Y13Y21Y22Y23Y31Y32Y33Y41Y42Y43r\f151VY52Y53YL61Y62Y63」2.KDP晶體——復(fù)四方偏三角面體y=yw0yw041 5263Aijj=lX2+>2+——n2eY4100+2y11L—=—+yEn2

y'1H263z01 l=--yE

幾2 63z010000y52000000EXEyEzXf2y'2 7'2Exy=\—+^—+—=l63z n2X*d—=--dn

〃2ri3n2

v'n2

z'=nodn=1--n〃2y,nz'=noE

63zn2mz'e電致折射率變化。3.電光相位延遲

一2兀=2兀(r2兀 2兀①=九 八①=尢5—n)L=尢n3yEL=尢n3yV半波電壓：光程差Q-n)L為半個(gè)波長(zhǎng)(相位差為冗)：V=—L_y' x, 冗/22n3y0634.偏振態(tài)相位延遲：一線偏光，垂直x'-丁'平面入射，分解為相互垂直的x'、y'兩個(gè)偏振分量:3/ 1-0-(n-—n3yE)L}C0 2063z-Aexp{“3-Aexp{“3t--0-(n+—n3yE)L}C0 2063z輸出:E2 E2 輸出:E2 E2 2E2E2+-——x^yicosAp-sin2AQA2 A2 AA1 2 12V0 Ap-2n兀EEE,tan0由線偏轉(zhuǎn)為線偏V兀/4V兀/2E2E2Ap-(2n+—)兀+ -1A-A為圓偏光A2 A2 1 212Ap-(2n+1)兀E=E,tan(-0)由線偏轉(zhuǎn)為線偏偏振旋轉(zhuǎn)205.電光強(qiáng)度調(diào)制?輸出,電壓?輸出,電壓EE產(chǎn)生相位差小‘Ey'-A A在y方向上的分量之和E--[exp(-iAp-1)](偏振引起！)-Aexp(-1Ap) ) yJ2Ap、輸出光強(qiáng)：I*EUE*-2A2sm2()

yy 2I 心中、透射率T=—=sin2(__)=sm2(__)TOC\o"1-5"\h\zi 九在T=0.5調(diào)制線性不失真兀 兀A①需要在下附近震蕩，則人平需要在^左右震蕩。m4 2,兀， V總相位差：A①二k+A①sin3tAq=兀寸為相應(yīng)于外加調(diào)制信號(hào)電壓V的相位差。2mmmV m兀I./兀Aq.八.1rlT=一二sin2(+——msin3t)=—[1+sin(Aqsin3t)]I 4 2m2 mmi3=_+ZJ (Aq)sin[(2n+1)3t]2n+1 m mn=0V為避免高