光無源器件概述

光纖無源及有源器件技術及應用主要內容：光纖無源器件技術光纖放大器技術光纖激光器技術

光纖光柵、濾波器、調制器等

多波長光纖激光器、鎖模光纖激光器、單頻光纖激光器等

摻鉺光纖放大器、拉曼放大器等光器件用途:

實現(xiàn)光信號的連接、能量分路/合路、波長復用/解復用、光路轉換、能量衰減、方向阻隔、光-電-光轉換、光信號放大、光信號調制等功能，是構成光纖通信系統(tǒng)的必備元件。光器件是具有上述一種功能的元器件的總稱。類型：無源、有源無源器件主要包括：光連接器、光衰減器、光耦合器、光波分復用/解復用器、隔離器、環(huán)行器、濾波器、光調制器、光開光等。有源器件主要包括：激光器、光探測器、光放大器等。光纖無源器件技術

光無源器件是一種能量消耗型器件，主要功能是對信號或能量進行連接、合成、分叉、轉換以及有目的的衰減等，在光纖通信系統(tǒng)以及各類光纖傳感系統(tǒng)中是必不行少的重要器件。無源器件功能連接功率耦合功率調整單向傳輸波長選擇交換、開關復用、解復用調制、解調編碼、解碼色散處理緩存、存儲邏輯處理光無源器件的功能：內容光連接器Connector光耦合器Coupler復用器、解復用器Multiplexer/Demultiplexer光隔離器與環(huán)行器Isolator/Circulator光衰減器Attenuator光起偏器與偏振限制器Polarizer/PolarizationController濾波器Filter光調制器Modulators光開關Switches光連接器件是把兩個光纖端面結合在一起，以實現(xiàn)光纖之間可拆卸（活動）連接的光無源器件，它還具有將光纖與有源器件、光纖與其它無源器件、光纖與系統(tǒng)和儀表進行活動連接的功能。影響連接損耗的因素：光纖連接時，由于光纖纖芯直徑、數(shù)值孔徑、折射率分布的差異以及橫向錯位、角度傾斜、端面間隙、端面形態(tài)、端面光滑度等因素的影響，都會產生連接損耗。光纖連接器精密套管結構連接器簡圖光纖連接器示意圖 評價一個連接器的主要指標有4個，即插入損耗、回波損耗、重復性和互換性。光纖連接器特性(1)插入損耗插入損耗是指由于增加光無源器件而產生的附加損耗，定義為該無源器件的輸入和輸出端口之間的光功率之比，通常用dB表示，即其中Pi為發(fā)送進輸入端口的光功率；Po為從輸出端口接收到的光功率。(dB)光纖連接器特性其中Pi為發(fā)送進輸入端口的光功率，Pr為從同一個輸入端口接收到的返回光功率。

(2)回波損耗回波損耗又稱為后向反射損耗。它是指光纖連接處，后向反射光對輸入光的比率的分貝數(shù)，表達式為： （3）重復性和互換性重復性是指光纖(纜)活動連接器多次插拔后插入損耗的變更，用dB表示?；Q性是指連接器各部件互換時插入損耗的變更，也用dB表示。40~50PC型陶瓷-40~+80陶瓷-20~+70不銹鋼工作溫度/oC不銹鋼壽命（插拔次數(shù)）35~40FC型反射損耗/dB互換性/dB重復性/dB0.2~0.3插入損耗/dB性能型號或材料項目光纖連接器一般性能常用光纖接頭類型光耦合器（Coupler）是一類能使傳輸中的光信號在特殊結構的耦合區(qū)發(fā)生耦合，并進行再支配的器件。從端口形式上劃分，它包括X型(2×2)耦合器、Y形（1×2）耦合器、星形（N×N，N>2）耦合器以及樹形耦合器等。光纖耦合器Coupler光纖耦合器Coupler1α1-αα：耦合分束比，3dBcoupler

α=0.5熔錐形光纖耦合器示意圖光纖耦合器示意圖熔融拉錐法是將兩根（或兩根以上）除去涂覆層的光纖以確定方式靠攏，在高溫下熔融，同時向兩側拉伸，最終在加熱區(qū)形成雙錐體形式的特殊波導結構，實現(xiàn)傳輸光功率耦合的一種方法。熔融拉錐系統(tǒng)示意圖光纖耦合器的技術參數(shù)（1）插入損耗（定義同前）（2）附加損耗附加損耗(ExcessLoss，EL)定義為全部輸出端口的光功率總和相對于全部輸入光功率的減小值。該值以分貝(dB)表示的數(shù)學表達式為：式中：Pouti為第i個輸出口的輸出功率；Pin為輸入光功率。光纖耦合器的技術參數(shù)（3）分光比（CouplingRatio）分光比(CouplingRatio，CR)是光耦合器所特有的技術術語，它定義為耦合器各輸出端口的輸出功率相對輸出總功率的百分比，在具體應用中常用數(shù)學表達式表示為：例如對于標準X形耦合器，1∶1或50∶50代表了同樣的分光比，即輸出為均分的器件，通常稱為3dB耦合器。 （4）方向性（串擾）方向性也是光耦合器所特有的一個技術術語，它是衡量器件定向傳輸性的參數(shù)。以標準X形耦合器為例，方向性定義為在耦合器正常工作時，輸入端非注入光端口的輸出光功率與總注入光功率的比值，以分貝(dB)為單位的數(shù)學表達式為：光纖耦合器的技術參數(shù) 式中：Pin1代表總注入光功率；Pin2代表輸入端非注入光端口的輸出光功率。 (5)偏振相關損耗偏振相關損耗(PolarizationDependentLoss，PDL)是衡量器件性能對于傳輸光信號的偏振態(tài)的敏感程度的參量。它是指當傳輸光信號的偏振態(tài)發(fā)生360°變更時，器件各輸出端口輸出光功率的最大變更量：光纖耦合器的技術參數(shù) 在實際應用中，光信號偏振態(tài)的變更是常常發(fā)生的，因此，為了不影響器件的運用效果往往要求器件的偏振相關損耗足夠小。光纖耦合器的技術參數(shù)(6)工作波長范圍工作波長范圍是指無源器件能夠依據(jù)規(guī)定的性能要求下工作的波長范圍(λmin到λmax)。2×2光纖耦合器內的光功率分布k是耦合系數(shù)50:50-40~+70工作溫度/oC0.8~2.0穩(wěn)定性/dB40~55方向性/dB3.45.6/1.810.8/0.7插入損耗/dB分光比0.5/0.50.3/0.70.1/0.91.31或1.55工作波長/2×2型耦合器耦合器的性能參數(shù)例2×2雙錐形光纖耦合器的輸入光功率為P0=200mW，另外三個端口的輸出功率分別為P1=90mW，P2=85mW，P3=6.3nW，求耦合比，附加損耗，插入損耗（0口到1口），插入損耗（0口到2口），以及串擾。例2×2雙錐形光纖耦合器的輸入光功率為P0=200mW，另外三個端口的輸出功率分別為P1=90mW，P2=85mW，P3=6.3nW，可以求得為：將不同波長的信號結合在一起經一根光纖輸出的器件稱為復用器(也叫合波器)，反之，經同一傳輸光纖送來的多波長信號分解為各個波長分別輸出的器件稱為解復用器(也叫分波器)。從原理上講，這種器件是互易的(雙向可逆)，即只要將解復用器的輸出端和輸入端反過來運用，就是復用器。光波分復用器和解復用器是WDM光纖通信系統(tǒng)中的關鍵部件。光復用解復用器12P0P1P2熔錐光纖型波分復用器結構和特性1，221直通臂耦合臂1

21212121

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2公共臂衍射光柵型波分復用器結構示意圖光纖透鏡光柵1231231+2+31+2+31+2+3123接受棒透鏡的光柵型WDM光纖棒透鏡光柵1+2+31231+2+3123波導型波分解復用器光波分復用解復用器波分復用器l1l2l3l4l1

,l2,l3,l4波分解復用器l1l2l3l4光波復用器解復用器應用示意圖耦合器和其他大多數(shù)光無源器件的輸入端和輸出端是可以互換的，稱之為互易器件。隔離器就是一種非互易器件，光隔離器是允許光向一個方向通過而阻擋向相反方向通過的無源器件，它的作用是防止光路中由于各種緣由產生的后向傳輸光對光源以及光路系統(tǒng)產生的不良影響。光隔離器光隔離器主要利用磁光晶體的法拉第效應實現(xiàn)其功能。光隔離器的特性是：插入損耗低，反向隔離度高，回波損耗高。光隔離器分偏振相關與偏振無關隔離器。光隔離器光纖隔離器示意圖光環(huán)形器是由多個光隔離器單元組合而成的、限制光束傳播方向的無源器件。光環(huán)形器

三端口光環(huán)形器四端口光環(huán)形器箭頭方向代表了允許光傳輸?shù)姆较?。光纖環(huán)形器示意圖光發(fā)射機1光發(fā)射機2光接收機1光接收機2123321光環(huán)行器用于雙向傳輸系統(tǒng)光衰減器主要用于光纖通信系統(tǒng)的特性測試和其他測試中，是對光功率有確定衰減量的器件。依據(jù)衰減量是否變更，可以分為固定衰減器和可變衰減器。光衰減器光衰減器固定衰減器

固定衰減器對光功率衰減量固定不變，主要用于調整光纖傳輸線路的光損耗。輸入光纖輸出光纖光纖連接器光纖連接器透鏡透鏡衰減部分

可變衰減器可變衰減器的衰減量可在確定范圍內變更，用于測量光接收機靈敏度和動態(tài)范圍。(a)光路和結構(b)連續(xù)衰減片厚薄用于從自然光中獲得偏振光的無源器件稱為起偏器(Polarizer).光起偏器光偏振限制器光偏振限制器主要用于對入射光的偏振態(tài)變更及限制。理論上，偏振限制器能將輸入的任何一種偏振態(tài)的光（橢圓偏振，圓偏振，線偏振）轉變成隨意指定偏振態(tài)的輸出。三環(huán)型機械式偏振控制器采用了三個固定延遲的波片，通過調節(jié)波片的角度可使輸出光偏振態(tài)完全覆蓋Poincare球表面。進行波長選擇的無源光器件，即光濾波器。光濾波器l1光濾波器l1,l2,l3,l4l,l,l234梳狀濾波器光濾波器l1,l2,,ln寬帶光源帶通濾波器光濾波器示意圖幾種常用光濾波器法布里-珀羅(FP:Fabry-Perot)濾波器馬赫-曾德爾干涉儀(MZI:Mach-ZehnderInterferometer)

光纖光柵光濾波器的帶寬帶通濾波器的帶寬濾波器的兩個相鄰的通帶之間的頻譜范圍稱作自由光譜范圍(FSR：FreeSpectralRange)；用FWHM（Fullwidthathalfmaximum）表示傳遞函數(shù)的半高寬；比值FSR/FWHM稱作FP濾波器的精細度(F:Finesse),則（7.12）濾波器的幾個重要參數(shù)濾波器的幾個重要參數(shù)濾波器參數(shù)標識法布里-珀羅(FP:Fabry-Perot)濾波器是由兩塊平行放置的高反射率的鏡面形成的腔構成的。這種濾波器也叫F-P干涉儀，傳統(tǒng)上用作干涉儀，現(xiàn)在也用在WDM系統(tǒng)中作濾波器。法布里-珀羅濾波器F-P濾波器輸入信號F-P腔反射同相相加后的輸出信號法布里-珀羅(FP:Fabry-Perot)濾波器是由兩塊平行放置的高反射率的鏡面形成的腔構成的。這種濾波器也叫F-P干涉儀，傳統(tǒng)上用作干涉儀，現(xiàn)在也用在WDM系統(tǒng)中作濾波器。F-Ｐ濾波器的功率傳遞函數(shù)TFP(f)與光的頻率f有關：（7.10）法布里-珀羅濾波器若用自由空間波長λ表示，則：這里A表示每個鏡面的吸取損耗，R為每個鏡面的反射率(假設兩個鏡相同)，光在腔內單程傳播的時延為τ，腔內介質的折射率為n，腔長為l,因此τ=nl/c，c為真空中光速。

（7.11）法布里-珀羅濾波器A=0及R=0.75、0.9和0.99時FP濾波器的功率傳遞函數(shù)反射率R越大，相鄰信道的隔離度就越好。法布里-珀羅濾波器

FP濾波器的兩個相鄰的通帶之間的頻譜范圍稱作自由光譜范圍(FSR：FreeSpectralRange)；用FWHM表示傳遞函數(shù)的半高寬；比值FSR/FWHM稱作FP濾波器的精細度(F:Finesse),則（7.12）F-P濾波器的幾個重要參數(shù)F-P濾波器的幾個重要參數(shù)濾波器參數(shù)標識F-P級聯(lián)濾波器

F-P可調諧濾波器馬赫-曾德爾干涉儀(MZI:MachZehnderInter-ferometer)運用兩條不同長度的干涉路徑來確定不同的波長輸出。MZI通常以集成光波導的形式出現(xiàn)，即用兩個3dB定向耦合器來連接兩條不同長度的光通路，如圖所示。馬赫-曾德爾干涉儀輸入1輸入2路程差，DL輸出1輸出2馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)結構圖考慮MZI作為一個解復用器的狀況。這時只有一個輸入，假設從輸入端口1輸入，經過第一個定向耦合器后，功率平均支配到兩臂上，但是在兩臂上的信號有了π/2的相差，下臂上的信號比上臂滯后π/2。MZI(DL)輸入1輸入2輸出1輸出2馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)方框圖M-Z干涉儀的工作原理同理，在輸出2處，兩信號總的相位差為+βΔL-=βΔL。在輸入1的所有波長中，滿足βΔL=kπ(k為奇數(shù))條件的波長，由輸出1輸出；滿足βΔL=kπ(k為偶數(shù))條件的波長由輸出2輸出。而β=,n為介質折射率，λ為光波長，通過適當設計就可以實現(xiàn)波長的解復用。如果下臂與上臂的長度差為ΔL，則下臂信號的相位進一步滯后βΔL,β為光在MZI介質中的傳輸常數(shù)。在第二個定向耦合器的輸出1處，來自下臂的信號又比來自上臂的信號延遲了π/2，因此，在輸出1處，兩信號總的相位差為:+βΔL+。

M-Z干涉儀的工作原理假如兩臂長度差為ΔL，只是輸入1輸入，則單個MZI的功率傳遞函數(shù)為:2sin2LDbT11(f)T12(f)=其中f為光頻率。MZI可用來作濾波器和波分復用器/解復用器。在寬帶濾波方面MZI特殊有用，例如用來分開1.31μm和1.55μm兩個波長的光信號。單級M-Z干涉儀假如將MZI級聯(lián)就構成多級馬赫-曾德爾干涉儀，形成窄帶濾波器。一個4級馬赫-曾德爾干涉儀如圖所示，其中每個MZI以及級聯(lián)后整個4級MZI的傳遞函數(shù)曲線如下頁圖所示。輸入1輸入2輸出1輸出2MZI(DL)MZI(2DL)MZI(3DL)MZI(4DL)馬赫-曾德爾干涉儀(MZI)四級MZI級聯(lián)M-Z干涉儀MZI單級及級聯(lián)后的傳遞函數(shù)光纖光柵是利用光纖材料的光敏性（外界入射光子和纖心內鍺離子相互作用引起折射率的永久性變更），在纖心內形成空間相位光柵，其作用實質上是在纖心內形成一個窄帶的（透射或反射）濾波器或反射鏡，使得光在其中的傳播行為得以變更和限制。光纖在紫外光照射下產生的光致折射率變更的效應，在纖芯上形成周期性的折射率調制分布，從而對入射光中相位匹配的頻率產生反射。光纖光柵光纖光柵的歷史1978年由加拿大通訊探討中心(CRC,CanadianResearchCentre)的K.O.Hill.領先報道了光纖的光敏特性，制造了第一支光纖光柵。1989年G.Melts報道了從光纖的側面用激光的干涉曝光制作了光纖光柵，使光纖光柵得到快速發(fā)展。1993年K.O.Hill提出的相位掩模制造法使光纖光柵的制造技術得到重大發(fā)展，使光纖光柵的大批量制造成為可能。利用某種特殊光纖的光敏特性，就可在光纖中寫入光柵。在傳統(tǒng)光纖的SiO2中摻入少量鍺(Ge)后就具有了光敏特性，再由紫外(UV)光照射，就可引起光纖纖芯的折射率變更。若用兩束相干的紫外光照射摻雜后的光纖纖芯，則照射光束的強度將沿著光纖長度方向周期性地變更，強度高的地方纖芯折射率增加，強度低的地方纖芯折射率幾乎無任何變更，這樣就在光纖中寫入了光柵。也可以運用位相模版(phasemask)來寫入光柵。位相模版是一種光衍射元件，當用光束照射它時，它將光束分別成各個不同的衍射級，這些衍射級相互干涉就可將光柵寫入光纖。光纖光柵的寫入光纖光敏性概念所謂的光敏性，是指材料被外部光照射時，引起該材料物理或化學特性的短暫或永久性變更的一種特性。光纖中的光敏性通常是特指光纖纖芯折射率在外部光源照射時發(fā)生變更的特性。在確定條件下，變更的大小與光強成線性關系并可保存下來。在通信中應用最廣泛的是纖芯摻鍺光纖。在光纖材料中摻入Ge以后將產生位于195nm、213nm、240nm、281nm、325nm、517nm等多個附加吸取帶，其中240nm、195nm為強吸取帶光纖光柵的寫入裝置光束干涉法制備光纖光柵示意圖光纖光柵的寫入裝置相位模板方法制備光纖光柵示意圖光譜測量示意圖圖光纖光柵可以分為短周期(short-period)光纖光柵和長周期(long-period)光纖光柵。短周期光纖光柵也稱光纖布喇格光柵，其周期可以和光波長相比較，典型值大約0.5μm；長周期光纖光柵的周期比光波長大得多，從幾百微米到幾毫米不等。光纖布喇格光柵(FBG：FiberBraggGrating)是一種反射型光纖光柵，光柵使正向傳輸模(單模光纖中即為基模)同反向傳輸模之間發(fā)生耦合，光柵的波矢應等于傳輸模波矢的2倍，也就是說，光柵的周期應等于傳輸光波在光纖內部的波長的一半，這種光纖光柵只對在布喇格波長及其旁邊很窄的波長范圍內的光發(fā)生反射，而不影響其它波長的光通過。光纖光柵按周期的分類設兩列波沿著同一方向傳播，其傳播常數(shù)分別為β0和β1，假如滿足布喇格相位匹配條件：其中Λ為光柵周期，則一個波的能量可以耦合到另一個波中去。在反射型濾波器中，我們假設傳播常數(shù)為β0的光波從左向右傳播，假如滿足條件：則這個光波的能量可以耦合到沿它的反方向傳播的具有相同波長的反射光中去。（7.7）（7.8）光纖光柵設β0=2πneff/λB，其中λB為輸入光的波長，neff為光纖的有效折射率。則假如λB=2neffΛ，將滿足布拉格條件，光波將發(fā)生反射，這個波長λB就稱作布喇格波長。隨著入射光波的波長偏離布喇格波長，其反射率就會降低。假如具有幾個波長的光同時傳輸?shù)焦饫w布喇格光柵上，則只有波長等于布喇格波長的光才反射，而其它的光全部透射。Bragg波長FBG是在光纖纖芯內形成的空間相位光柵，通過光柵前向傳輸?shù)睦w芯模式與后向傳輸?shù)睦w芯模式之間發(fā)生耦合，而使前向傳輸?shù)睦w芯模式的能量傳遞給后向傳輸?shù)睦w芯模式，形成對入射波的反射。其反射波長即布拉格波長為λB=2neffΛ，其中，Λ為光柵周期，neff為纖芯等效折射率。光纖Bragg光柵（概念總結）光纖Bragg光柵反射及透射特性布喇格波長:λB=2neffΛ光纖光柵原理示意圖變跡光纖光柵接受特殊形式對光纖Bragg光柵的折射率調制深度進行調制，可形成變跡光柵，這種光柵具有豐富的譜特性，通過變更其調制函數(shù)及其他有關參數(shù)可依據(jù)須要限制其反射譜形態(tài)。布喇格光柵的反射譜勻整折射率情形變跡折射率情形留意:變跡光柵旁瓣的削減是以主瓣加寬為代價的。勻整折射率及切趾光柵的反射譜長周期光纖光柵的工作原理與光纖布喇格光柵略微有些不同。在光纖布喇格光柵中，纖芯中正向傳輸模的能量耦合到反向傳輸模上；而在長周期光纖光柵中，纖芯中正向傳輸模的能量耦合到包層里的正向傳輸模上，包層模沿著光纖傳輸時極簡潔消逝掉，因此相應波長位置的光波被衰減，出現(xiàn)一些損耗峰。設纖芯中模的傳輸常數(shù)(假定為單模光纖)為β，p階包層模的傳輸常數(shù)為βcp，相位匹配條件為：長周期光纖光柵（7.9）其中Λ為光柵周期。一般狀況下，兩個正向傳輸模的傳輸常數(shù)相差很小，為了發(fā)生耦合，通常要求Λ是一個相當大值，一般為幾百微米以上。設纖芯和p階包層模的有效折射率分別為neff和npeff，由公式β=2πneff/λ可得：當波長滿足λ=Λ(neff-npeff)時，纖芯模的能量便耦合到包層模上去。因此，假如我們知道了傳輸光的波長和纖芯、包層模的有效折射率，就可以設計合適Λ值的長周期光柵來滿足各種須要。長周期光纖光柵長周期光纖光柵的透射譜，特殊適合用作帶阻濾波器.設纖芯和p階包層模的有效折射率分別為neff和npeff，由公式β=2πneff/λ可得：當波長滿足λ=Λ(neff-npeff)時，纖芯模的能量便耦合到包層模上去。因此，假如我們知道了傳輸光的波長和纖芯、包層模的有效折射率，就可以設計合適Λ值的長周期光柵來滿足各種須要。長周期光纖光柵長周期光纖光柵的透射譜，特殊適合用作帶阻濾波器.啁啾光纖光柵啁啾光纖光柵的周期不是常數(shù)而是沿軸向單調變更的,是一個非周期的光柵間距，可變更軸向的光柵周期Λ或光纖纖芯折射率或同時變更兩者獲得。啁啾光柵的譜分布由于不同的柵格周期對應于不同的反射波長，啁啾光柵能夠形成很寬的反射帶。超結構光纖光柵又稱取樣光柵，折射率調制是周期性間斷的，相當于在光纖Bragg光柵或啁啾光纖光柵的折射率調制上又加一個調制函數(shù)超結構光纖光柵寫入和應用R.Kashyap寫入方法接受相移相位掩模近場衍射法。B.J.Eggleton等人利用振幅掩模與相位掩模聯(lián)合運用的方法也可精確地寫入超結構光纖光柵。應用：超結構勻整光柵在梳狀濾波器以及多波長激光器在波分復用通信系統(tǒng)中的色散補償；相移光纖光柵是指在光纖Bragg光柵的某些點，通過一些方法破壞其周期的連續(xù)性而得到的，每個不連續(xù)連接都會產生一個相移。相移光纖光柵的透射譜其主要特點是在Bragg反射帶中打開透射窗口，使波長具有更高的選擇性，通過選擇合適的相移點位置和相移量，能夠限制透射窗口的位置。光纖光柵的波長調諧電磁調諧,舉例：如運用103mT磁場可以實現(xiàn)1.1nm的調諧熱調諧，Bragg波長的溫度靈敏度為1.1X10-2nm/℃機械調諧，應力等光纖光柵(FiberGrating)是一種特殊有吸引力的全光纖器件，其用途特殊廣泛，可用作光濾波器、光分插復用器和色散補償器等。其主要優(yōu)點有：光纖光柵的應用及優(yōu)點插入損耗小易于與光纖耦合對偏振不敏感封裝簡潔成本較低等光纖光柵在光通信中的應用

波分復用與解復用WDMMux/DemuxEDFA的增益平坦與線路色散補償WDMAmplifiers信號上下載復用與解復用WDMSwitchingWDMTransmitters光源中的波長鎖定光纖光柵在OADM中的應用上圖是基于光纖光柵的光分插復用器，由兩個三端口光環(huán)行器和N個光纖布喇格光柵構成，由光柵反射回來的波長λi從環(huán)行器1的端口3取出進行下載，余下的波長接著前行。從環(huán)形器2的1端口上載信號，經光柵反射波長λi通過環(huán)形器3端口輸出，接著傳輸。光調制器調制器概述電光調制器聲光調制器激光是一種頻率很高（1013~1015Hz)的電磁波，具有很好相干性，因而象以往電磁波（如微波等）一樣可以用來作為傳遞信息的載波。這種將信息加載于激光的過程稱之為調制。完成這一過程的裝置稱為調制器。其中激光稱為載波；起限制作用的低頻信息稱為調制信號。解調：調制的反過程，即把調制信號還原成原來的信息。調制、解調的基本概念激光光波的電場強度是：因激光具有振幅、頻率、相位、強度等參量，如使其中某一參量按調制信號的規(guī)律變更，則激光受到信號的調制，達到運載信息的目的。激光調制按其調制的性質可以分為調幅、調頻、調相及強度調制等。調制的分類其中：，角頻率，相位。按調制器的工作原理，可分為電光調制、聲光調制、磁光調制等。強度調制是光載波的強度(光強)隨調制信號規(guī)律而變更的激光振蕩。激光調制通常多接受強度調制形式，這是因為接收器(探測器)一般都是干脆地響應其所接收的光強度變更的緣由。強度調制強度調制（例）調制器可以用電光效應、磁光效應或聲光效應來實現(xiàn)。最常見的調制器是利用具有強電光效應的鈮酸鋰(LiNbO3)晶體制成的。這種晶體的折射率n和外加電場E的關系為n=n0+αE+βE2式中，n0為E=0時晶體的折射率。α和β是張量，稱為電光系數(shù)。依據(jù)不同取向，當β=0時，n隨E按比例變更，稱為線性電光效應或普克爾(Pockel)效應。當α=0時，n隨E2按比例變更，稱為二次電光效應或克爾(Kerr)效應。調制器是利用線性電光效應實現(xiàn)的，因為折射率n隨外加電場E(電壓U)而變更，從而變更了入射光的相位和輸出光功率。電光調制器電光調制的物理基礎是電光效應，即某些晶體在外加電場的作用下，其折射率將發(fā)生變更，當光波通過此介質時，其傳輸特性諸如相位、功率就會受到影響而變更。電光調制器將出射光強與入射光強相比得：

Vπ和Vλ/2是一回事。其中的T稱為調制器的透過率。依據(jù)上述關系可以畫出光強調制特性曲線。由圖可見，在一般狀況下,調制器的輸出特性與外加電壓的關系是非線性的。強度調制特性曲線電光調制特性曲線若調制器工作在非線性部分,則調制光將發(fā)生畸變。為了獲得線性調制，可以通過引入一個固定的／2相位延遲，使調制器的電壓偏置在T＝50％的工作點上。依據(jù)調制器和激光器的相對關系，可以分為內調制和外調制：內調制：是指加載調制信號是在激光振蕩過程中進行的，即以調制信號去變更激光器的振蕩參數(shù)，從而變更激光輸出特性以實現(xiàn)調制。外調制：是指激光形成之后，在激光器外的光路上放置調制器，當激光通過調制器時，就會使光波的某參量受到調制。外調制便利，且比內調的調制速率高（約一個數(shù)量級），調制帶寬要寬得多，故倍受重視。調制方式外調制：通過光調制器，將攜帶信息的電信號與輸入光調制器的連續(xù)光載波相作用。外調制方式外調制方式（例）馬赫-曾德爾干涉儀型調制器MZ干涉型調制器上圖是馬赫-曾德爾(MZ)干涉型調制器的簡圖。在LiNbO3晶體襯底上，制作兩條光程相同的單模光波導，其中一條波導的兩側施加可變電壓。設輸入調制信號按余弦變更，則輸出信號的光功率式中Us和Ub分別為信號電壓和偏置電壓，Uπ為光功率變更半個周期(相位為0~π)所需的外加電壓，并稱為半波電壓。由公式可以看到，當Us+Ub=0時，P=2為最大；當Us+Ub=Uπ時，P=0。MZ干涉型調制器聲光調制器聲光調制器由聲光介質和壓電換能器構成。當驅動源的某種特定載波頻率驅動換