124電光調(diào)制器的電學(xué)性能

1.2.4電光調(diào)制器的電學(xué)性能1.外電路對調(diào)制帶寬的限制電光調(diào)制器的等效電路調(diào)制器的并聯(lián)諧振回路作用在晶體上的實(shí)際電壓：最大調(diào)制帶寬：驅(qū)動(dòng)峰值調(diào)制電壓：驅(qū)動(dòng)功率：1.2.4電光調(diào)制器的電學(xué)性能1.外電路對調(diào)制帶寬的2、高頻調(diào)制時(shí)渡越時(shí)間的影響:

當(dāng)調(diào)制頻率極高時(shí),在光波通過晶體的渡越時(shí)間內(nèi),電場可能發(fā)生較大的變化,即晶體中不同部位的調(diào)制電壓不同.γ與ωmτd的關(guān)系曲線2、高頻調(diào)制時(shí)渡越時(shí)間的影響:γ與ωmτd的關(guān)系曲線3、行波調(diào)制器將調(diào)制信號以行波的形式加到晶體上,使高頻調(diào)制場以行波形式與光波場相互作用.并使光波與調(diào)制信號在晶體內(nèi)始終具有相同的相速度.行波調(diào)制器通常采用橫向調(diào)制行波電光調(diào)制器3、行波調(diào)制器行波電光調(diào)制器1.2.5電光波導(dǎo)調(diào)制器

1.體調(diào)制器：前面講的各種電光調(diào)制器，具有較大體積尺寸的分離器件-體調(diào)制器。 特點(diǎn)：幾乎整個(gè)晶體材料都受到外加電場的作用，加的電場強(qiáng)?！踩秉c(diǎn)〕 2.集成光學(xué)：把激光器、調(diào)制器、探測器等有源器件“集成〞在同一襯底上，并通過波導(dǎo)、耦合器等無源元件連接起來，構(gòu)成一個(gè)完整的微型光學(xué)系統(tǒng)。1.2.5電光波導(dǎo)調(diào)制器光波導(dǎo)的定義與原理光波導(dǎo)的分類：平面波導(dǎo),矩形波導(dǎo)光波導(dǎo)調(diào)制器:光波導(dǎo)調(diào)制器的特點(diǎn)：a.加電場的區(qū)域很小，薄膜附近。薄膜厚度微米量級。驅(qū)動(dòng) 功率比體調(diào)制器小1-2個(gè)數(shù)量級。b.利用電光、聲光控制時(shí)，折射率的變化，使兩傳播模間有 一相位差。與體調(diào)制器不同的地方：由于外場的作用導(dǎo)致 波導(dǎo)中本征模〔如TE模和TM?！硞鞑ヌ匦缘淖兓约皟刹煌Ｊ街g的耦合轉(zhuǎn)換〔模耦合調(diào)制〕。平面波導(dǎo)的橫截面光波導(dǎo)的定義與原理平面波導(dǎo)的橫截面(1)1、電光波導(dǎo)調(diào)制器的調(diào)制原理物理基礎(chǔ)是晶體介質(zhì)的泡克耳斯效應(yīng).(1)1、電光波導(dǎo)調(diào)制器的調(diào)制原理 簡化：如果波導(dǎo)中電光材料均勻，加電場均勻。TE，TM完全限制在波導(dǎo)薄膜層中，階次相同，m=l，這時(shí)積分取極大值。這時(shí)，TE模和TM模的場分布幾乎相同，僅電矢量的方向不同。且如果相位匹配,(1)式變?yōu)椋阂@得完全的TE

TM功率轉(zhuǎn)換，必須滿足：無轉(zhuǎn)換時(shí)： 簡化：如果波導(dǎo)中電光材料均勻，加電場均勻。TE，TM完全限波導(dǎo)調(diào)制器的輸出光強(qiáng)(TM)與輸入光強(qiáng)之比為：

d-波導(dǎo)薄膜厚度波導(dǎo)調(diào)制器的輸出光強(qiáng)(TM)與輸入光強(qiáng)之比為：2、電光波導(dǎo)相位調(diào)制

設(shè)傳播的波為TM波，電場方向Ez，相位變化： 對于電光波導(dǎo)相位調(diào)制，不存在不同模之間的互耦合。LiNbO3電光波導(dǎo)相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖2、電光波導(dǎo)相位調(diào)制LiNbO3電光波導(dǎo)相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖3、電光波導(dǎo)強(qiáng)度調(diào)制器原理：線偏光相干合成兩束光相位差：合成后的光強(qiáng)是相位差的函數(shù)(與體調(diào)制器的強(qiáng)度調(diào)制類比)提高調(diào)制深度及降低插入損耗的措施:分支張角不宜太大波導(dǎo)必須為單模波導(dǎo)和電極在結(jié)構(gòu)上應(yīng)嚴(yán)格對稱其它類型波導(dǎo)調(diào)制器,定向耦合型調(diào)制器,電吸收調(diào)制器等.干涉儀型波導(dǎo)調(diào)制器3、電光波導(dǎo)強(qiáng)度調(diào)制器干涉儀型波導(dǎo)調(diào)制器1.2.6電光偏轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)的應(yīng)用光的偏轉(zhuǎn)角連續(xù)變化的模擬式偏轉(zhuǎn),主要用于各種顯示不連續(xù)的數(shù)字偏轉(zhuǎn),主要用于光存儲(chǔ)1、電光偏轉(zhuǎn)的原理電光偏轉(zhuǎn)是利用電光效應(yīng)來改變光束在空間的傳播方向電光偏轉(zhuǎn)原理圖1.2.6電光偏轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)原理圖雙KDP楔形棱鏡偏轉(zhuǎn)器多極棱鏡偏轉(zhuǎn)器雙KDP楔形棱鏡偏轉(zhuǎn)器多極棱鏡偏轉(zhuǎn)器雙KDP楔形棱鏡偏轉(zhuǎn)器雙KDP楔形棱鏡偏轉(zhuǎn)器多極棱鏡偏轉(zhuǎn)器2、電光數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)由電光晶體和雙折射晶體組合而成,雙折射晶體能使線偏轉(zhuǎn)光分成互相平行振動(dòng)方向垂直的兩束光.電光數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器原理數(shù)字式偏轉(zhuǎn)原理三級數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器2、電光數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)數(shù)字式偏轉(zhuǎn)原理三級數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器1.2.7設(shè)計(jì)電光調(diào)制器時(shí)應(yīng)考慮的問題一個(gè)高質(zhì)量的電光調(diào)制器主要應(yīng)滿足以下幾個(gè)方面的要求：(1)調(diào)制器應(yīng)有足夠?qū)挼恼{(diào)制帶寬，以滿足高效率無畸變地傳輸信息。(2)調(diào)制器消耗的電功率小。(3)調(diào)制特性曲線的線性范圍大。(4)工作穩(wěn)定性好。1.2.7設(shè)計(jì)電光調(diào)制器時(shí)應(yīng)考慮的問題各參數(shù)的選擇：〔晶體質(zhì)量，尺寸，運(yùn)用方式〕(1)晶體的選擇 a.光學(xué)性能好，吸收和散射小，光損耗小。 b.晶體的折射率均勻，n≤10-4/cm，可以減小對的影響。 c.選擇電光系數(shù)大的晶體，降低半波電壓。d.晶體有較好的物理性能，硬度大，不易損壞。各參數(shù)的選擇：〔晶體質(zhì)量，尺寸，運(yùn)用方式〕降低的V/2的方法：

在縱向調(diào)制器中，采取幾級晶體縱向串聯(lián)進(jìn)行電光調(diào)制，光學(xué)上串聯(lián)，電學(xué)上并聯(lián)，一般選4-6塊晶體。把晶體的x，y軸逐塊旋轉(zhuǎn)90o。為了減小調(diào)制器的體積，使相鄰兩塊晶體的加壓方向相反。(2)運(yùn)用方式 根據(jù)實(shí)際情況的要求，合理的選擇運(yùn)用方式。 KDP的縱向運(yùn)用，半波電壓高，但結(jié)構(gòu)簡單，可以采取措施降低半波電壓。 LN的橫向運(yùn)用，半波電壓低，但晶體易于損壞，適于中等功率的激光調(diào)制。降低的V/2的方法：(2)運(yùn)用方式降低的V/2的具體方案：第一塊晶體z向加電場，z向通光，第二塊晶體z的負(fù)向加場，z向通光，必須使第二塊晶體x,y軸相對于第一塊晶體旋轉(zhuǎn)90o，使在第一塊晶體中傳播的快光在第二塊晶體中仍然為快光——使

相加。在同樣相位延遲時(shí)，在每一塊晶體上加的電壓為：串聯(lián)電光晶體降低的V/2的具體方案：在同樣相位延遲時(shí)，在每一塊晶體串聯(lián)(3)調(diào)制電壓 為了防止失真，一般選