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。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)制信號在激光振蕩過程中進(jìn)行，調(diào)制信號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、強度調(diào)制1.振幅調(diào)制使載波的振幅隨調(diào)制信號而變化，簡稱調(diào)幅。producesanoutputsignalthathastwicethebandwidthoftheoriginalbasebandsignal.激光載波的電場強度為：E0(t)=々cos?。t+,)調(diào)制信號a(t)=Acos^tA機和①m分別是調(diào)制信號的振幅和角頻率。調(diào)制之后，激光振幅A0與調(diào)制信號成正比。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)幅波的頻譜三個頻率成分：第一項是載頻分量，二、三項是因調(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形成和無用邊帶抑制兩步完成的。雙邊帶信號由平衡調(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，讓上邊帶信號通過而抑制下邊帶。當(dāng)需要形成多路獨立邊帶信號時，就需要有相應(yīng)數(shù)目的單邊帶信號產(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線性相加，便可得到多路獨立邊帶信號。

.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。將瞬時頻率（瞬時相位）在原有基礎(chǔ)上新增隨調(diào)制信號線性變化的頻率（相位）分量。角度調(diào)制相比幅度調(diào)制抗干擾能力強、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，其角度調(diào)制波的頻譜是由光載頻與在它兩邊對稱分布的無窮多對邊頻所組成的。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。.強度調(diào)制光載波的強度（光強）隨調(diào)制信號變化。激光調(diào)制通常多采用強度調(diào)制形式，因為接收器（探測器）一般直接地響應(yīng)其所接收的光強度變化。激光的光強:/（t）=e2（t）=A2cos2（①0t+,）強度調(diào)制的光強表達(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)制信號是單頻余弦波a（t）=Amcos（①/）將其代入上式，并令kpAm=mp（稱為強度調(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），再對光載波進(jìn)行光強度調(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)制信號規(guī)律變化的調(diào)制方法。.先用模擬調(diào)制信號對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)電脈沖序列對光載波進(jìn)行強度調(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），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個分量.1)」%2+>2+-z2+2—yz+2—xz+2—xy=1%2+當(dāng)晶體加上電場E后折射率各分量都有一個附加折射率變化，考慮E為線性關(guān)系fy￡=y￡+y￡+y￡i=l?6ijjil1i22i33j=ly--電光系數(shù)，有18個分量，矩陣表示11Y12Y13Y21Y22Y23Y31Yfy￡=y￡+y￡+y￡i=l?6ijjil1i22i33j=ly--電光系數(shù)，有18個分量，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為半個波長(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：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