第四章光波的調(diào)制

第四章光波的調(diào)制第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日參考書目《光電子學導論》A雅里夫科學出版社《光纖通訊原理》G.凱澤（美）人民郵電出版社《光纖通訊用光電子器件和組件》黃章勇北京郵電大學出版社第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日信息傳遞的方式通訊光纜信息大氣傳輸語音通訊（電話.干線到戶）數(shù)據(jù)通訊（internet）視頻(有線電視.點播)第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日用光波傳遞信息的特點（帶寬、保密、抗干擾）光波的特征參量調(diào)制方法（AM、IM、PM、FM、PLM）調(diào)制手段（電光、聲光、磁光、彈光）逆向應用第四章光波的調(diào)制光波的調(diào)制光源調(diào)制光波調(diào)制光波的特征參量調(diào)制方法調(diào)制手段第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日調(diào)制方法的特性分析之

振幅調(diào)制（前提：不考慮偏振）調(diào)制前：調(diào)制后：光強：特點：1、線性2、諧波成分第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日調(diào)制方法的特性分析之

強度調(diào)制調(diào)制前：調(diào)制后：特點：1、線性2、易于實現(xiàn)第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日振幅（強度）調(diào)制的干擾問題原因（光源波動、信道干擾）抗干擾措施：參考通道二次調(diào)制技術第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日調(diào)制方法的特性分析之

頻率及相位調(diào)制調(diào)制前：頻率調(diào)制：相位調(diào)制：特點：向強度轉化；抗干擾能力；靈敏度；動態(tài)范圍；成本……

第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日電光調(diào)制的物理基礎電光效應（一次、二次）方向的概念（傳播方向、偏振方向）對光波的調(diào)制：通過電壓（電場），改變某一偏振方向上的折射率。第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日折射率橢球及雙折射折射率橢球表述

雙折射第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日外場對折射率橢球的影響

第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日外電場的影響比較標準表達式：結論：第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日主軸及折射率橢球的變化第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日光路圖穿過晶體后光程差變化相位差也隨之變化。結論——對偏振態(tài)的調(diào)制（輸入為X方向偏振）應用舉例——半波電壓的概念電光調(diào)制的應用之一——電光延遲第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日光路圖三個關鍵面——起偏器、電光晶體、檢偏器輸出光強(參見圖4-4)線性問題及其糾正:插入波片!小信號調(diào)制結果線性改善光路圖及調(diào)制曲線電光調(diào)制的應用二——強度調(diào)制第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日強度調(diào)制曲線及光路圖第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日橫向電光調(diào)制問題的提出：電極、效果級聯(lián)光路圖（4-7）。電極仍然沿Z向施加，光波沿Y傳播對相位差的影響相位偏置項的特點提高調(diào)制效果的途徑第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日高頻電光調(diào)制之調(diào)制效率問題高頻調(diào)制的必要性影響高頻調(diào)制的因素調(diào)制效率下降的原因及其補償辦法第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日高頻電光調(diào)制之渡越時間問題問題存在的條件——調(diào)制信號變化的周期與光束穿過晶體的時間可以比擬的時候。分析的入手點：用積分的方法將每一時刻的貢獻考慮進去。結果：ncm=c

物理意義及實際解決方案電場變化入射光波出射光波第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日電光偏轉電光偏轉的意義：顯示、存儲、攝影......光束傳播的方向的定義——等相面的概念實現(xiàn)的方法：構造一個折射率漸變的材料。結果：對于體調(diào)制器，這種偏轉的能力很弱。一個半波電壓大約可以偏轉一個光斑直徑的距離。第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日電光開關方案一：電光調(diào)制器+雙折射晶體特點：可以級聯(lián)；二進制。方案二：集成光學開關（全內(nèi)反射原理）特點：體積小，控制電壓低，串話小，開關速度高。第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎序言一、鏡面模型二、粒子模型三、耦合波模型四、強度調(diào)制與偏轉第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——序言功能：強度、方向、頻率成熟程度影響光波的途徑：聲波改變材料的密度，影響折射率的分布，形成一種體“光柵”——聲柵第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——鏡面模型（1）同一鏡面上任意兩點的貢獻應同相(插入圖4-16)第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——鏡面模型（2）相鄰兩鏡面的反射光的相位應該相同（圖4-17）布拉格衍射公式第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——粒子模型能量守恒——決定了衍射光的頻率動量守恒——決定了衍射波的方向的選擇：對應兩種碰撞過程。也可以用多卜勒效應來解釋。第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——耦合波模型電場對電極化矢量的影響：折射率變化對電極化矢量的影響：由麥氏方程，有：上式對入射波和衍射波均成立，故可寫成兩個標量方程：第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——耦合波模型（續(xù)）設該波動方程有如下形式的解：將解帶入標量方程，再注意到能量守恒和動量守恒，可得到耦合波方程：第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制的物理基礎——耦合波模型（續(xù)）波動方程的解為：特點討論：1）、對任意的ri,rd,光場的總能量是守恒的2）、當時，入射波將全部轉化成衍射波，這就是布拉格衍射最大的優(yōu)點。正是這一優(yōu)點使得布拉格聲光調(diào)制器件得到大量的應用。第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光調(diào)制衍射效率的定義為：衍射光強為：考慮到聲光材料的具體參數(shù)，可表示為：最終決定衍射光強的是聲波的強度Is第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日聲光偏轉布拉格衍射的前提是動量守恒（4-19）聲波頻率（波矢）的改變將引起動量三角形的失配，結果是衍射光波的大小幾乎不變，但其