第7章3激光調(diào)制修改ppt課件

1、7.5.1 7.5.1 激光調(diào)制的基本概念激光調(diào)制的基本概念激光調(diào)制：將信息加載于激光的過程。激光調(diào)制：將信息加載于激光的過程。 載波：載波： 激光高頻）激光高頻） 調(diào)制信號(hào)：低頻信號(hào)調(diào)制信號(hào)：低頻信號(hào) 內(nèi)調(diào)制直接調(diào)制）內(nèi)調(diào)制直接調(diào)制） 加載調(diào)制信號(hào)是在激光振蕩過程中進(jìn)行的，即以調(diào)制信加載調(diào)制信號(hào)是在激光振蕩過程中進(jìn)行的，即以調(diào)制信號(hào)去改變激光器的振蕩參數(shù)，從而改變激光輸出特性以實(shí)現(xiàn)號(hào)去改變激光器的振蕩參數(shù)，從而改變激光輸出特性以實(shí)現(xiàn)調(diào)制。內(nèi)調(diào)制主要用在光通信的注入式半導(dǎo)體光源中。調(diào)制。內(nèi)調(diào)制主要用在光通信的注入式半導(dǎo)體光源中。 外調(diào)制外調(diào)制 激光形成以后，在激光器的光路上放置調(diào)制器，用調(diào)制激

2、光形成以后，在激光器的光路上放置調(diào)制器，用調(diào)制信號(hào)改變調(diào)制器的物理性能，當(dāng)激光通過調(diào)制器時(shí)，就會(huì)使信號(hào)改變調(diào)制器的物理性能，當(dāng)激光通過調(diào)制器時(shí)，就會(huì)使光波的某個(gè)參量受到調(diào)制。光波的某個(gè)參量受到調(diào)制。 7.5 7.5 激光調(diào)制技術(shù)激光調(diào)制技術(shù)振幅調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制）振幅調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制）相位調(diào)制頻率）相位調(diào)制頻率）偏振調(diào)制偏振調(diào)制模擬調(diào)制模擬調(diào)制數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制電光效應(yīng)電光效應(yīng)聲光效應(yīng)聲光效應(yīng)磁光效應(yīng)磁光效應(yīng)其他其他 ( (如如: :電吸收電吸收) ) 利用利用KDPKDP晶體在電場(chǎng)作用下的雙折射效應(yīng)制作電光調(diào)制器；晶體在電場(chǎng)作用下的雙折射效應(yīng)制作電光調(diào)制器； 利用超聲波作用下介質(zhì)折射率周

3、期性變化的聲光效應(yīng)可以利用超聲波作用下介質(zhì)折射率周期性變化的聲光效應(yīng)可以制作聲光調(diào)制器；制作聲光調(diào)制器； 利用法拉第效應(yīng)可以制作磁光調(diào)制器與光隔離器。利用法拉第效應(yīng)可以制作磁光調(diào)制器與光隔離器。2. 2. 主要物理效應(yīng)主要物理效應(yīng)1. 1. 振幅調(diào)制振幅調(diào)制使載波的振幅隨著信號(hào)的變化規(guī)律而變化。使載波的振幅隨著信號(hào)的變化規(guī)律而變化。 ( )cosmma tAt( )cos()cccE tAt( )(1cos)cos()cos()cos()2cos()2camccacccccmcaccmcE tAmttmAtAtmAt 激光的電場(chǎng)激光的電場(chǎng) 調(diào)制信號(hào)調(diào)制信號(hào) 調(diào)幅波的頻譜公式調(diào)幅波的頻譜公式 =

4、cmaAAm/ 調(diào)幅系數(shù)：調(diào)幅系數(shù)：2. 2. 頻率調(diào)制和相位調(diào)制頻率調(diào)制和相位調(diào)制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。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。 頻率調(diào)制：頻率調(diào)制： ( )cos()cccE tAt激光的電場(chǎng)強(qiáng)度：激光的電場(chǎng)強(qiáng)度： ( )( )( )ccfttk a t相位調(diào)制：相位調(diào)制： ( )cos(cos)ccmcE tAtmt)sincos()(cmfcctmtAtE 頻率調(diào)制和相位調(diào)制都是調(diào)總相角，寫成統(tǒng)一形式：頻率調(diào)制和相位調(diào)制都是調(diào)總相角，寫成統(tǒng)一形式：)sincos()(cmcctmtAtE mfmmAktAta/cos)( ，mmfmfA

5、km / 調(diào)頻系數(shù)：調(diào)頻系數(shù)：產(chǎn)生無數(shù)多個(gè)邊頻，當(dāng)產(chǎn)生無數(shù)多個(gè)邊頻，當(dāng)m m很小時(shí)，邊頻數(shù)量減少。很小時(shí)，邊頻數(shù)量減少。3. 3. 強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制光載波的強(qiáng)度光強(qiáng)隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化。光載波的強(qiáng)度光強(qiáng)隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化。 設(shè)調(diào)制信號(hào)是單頻余弦波，則調(diào)制強(qiáng)度為：設(shè)調(diào)制信號(hào)是單頻余弦波，則調(diào)制強(qiáng)度為： 22( )1coscos ()2cpmccAI tmtt 實(shí)際應(yīng)用中，為了得到較強(qiáng)的抗干擾效果，往往利用實(shí)際應(yīng)用中，為了得到較強(qiáng)的抗干擾效果，往往利用二次調(diào)制方式，即先用低頻信號(hào)對(duì)一高頻副載波進(jìn)行頻率二次調(diào)制方式，即先用低頻信號(hào)對(duì)一高頻副載波進(jìn)行頻率調(diào)制，然后再利用這個(gè)已調(diào)頻波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制稱為調(diào)

6、制，然后再利用這個(gè)已調(diào)頻波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制稱為FM/IM調(diào)制），使光的強(qiáng)度按副載波信號(hào)的規(guī)律變化。信調(diào)制），使光的強(qiáng)度按副載波信號(hào)的規(guī)律變化。信號(hào)在調(diào)頻波中，抗干擾能力強(qiáng)。號(hào)在調(diào)頻波中，抗干擾能力強(qiáng)。 4. 4. 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制用一種間歇的周期性脈用一種間歇的周期性脈沖序列作為載波，使載沖序列作為載波，使載波的某一參量按調(diào)制信波的某一參量按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的調(diào)制方法。號(hào)規(guī)律變化的調(diào)制方法。 脈沖編碼調(diào)制采樣、量化、編碼）脈沖編碼調(diào)制采樣、量化、編碼）5. 5. 脈沖編碼調(diào)制數(shù)字調(diào)制）脈沖編碼調(diào)制數(shù)字調(diào)制）1. 1. 光在晶體中的傳播光在晶體中的傳播（1 1） 晶體的極化率與介電系數(shù)晶體的極化率與

7、介電系數(shù)介質(zhì)極化強(qiáng)度介質(zhì)極化強(qiáng)度P P與入射光與入射光E E的關(guān)系：的關(guān)系：333231232221131211EP0極化率極化率 成為二階張量，具有九個(gè)分量：成為二階張量，具有九個(gè)分量：于是于是 各向異性晶體中各向異性晶體中P 每一個(gè)分量都與每一個(gè)分量都與E的三個(gè)分量存在著的三個(gè)分量存在著線性關(guān)系，線性關(guān)系，P不再與不再與E同向。各向同性晶體中同向。各向同性晶體中P 每一個(gè)分量每一個(gè)分量與與E的相應(yīng)分量存在著線性關(guān)系，的相應(yīng)分量存在著線性關(guān)系，P與與E同向。同向。 zyxzyxEEEPPP3332312322211312110 7.5.2 7.5.2 電光調(diào)制電光調(diào)制 33221100000

8、0 選擇坐標(biāo)系為晶體的主介電坐標(biāo)系，則非線性晶體張量非對(duì)角選擇坐標(biāo)系為晶體的主介電坐標(biāo)系，則非線性晶體張量非對(duì)角元素為零：元素為零： 3210000001111n2221n3331n折射率：折射率：低級(jí)晶族低級(jí)晶族3 3個(gè)分量不相等，中個(gè)分量不相等，中級(jí)晶族有級(jí)晶族有2 2個(gè)相等，高級(jí)晶族個(gè)相等，高級(jí)晶族3 3個(gè)都相等。個(gè)都相等。確定兩個(gè)允許傳輸波的偏振方向及其相速度。確定兩個(gè)允許傳輸波的偏振方向及其相速度。 直角主介電坐標(biāo)系中，兩波面沿三主軸分量表示為通式： 1232222212nznynx為沿三個(gè)軸的主折射率為沿三個(gè)軸的主折射率321,nnn（2 2折射率橢球折射率橢球 方程代表一個(gè)橢球，

9、稱折射率橢球，晶體各向異性的幾何表示。性質(zhì)： 其中任一矢徑的方向，其長(zhǎng)度表示沿該方向偏振的光波的折射率。對(duì)于任意給定的波矢k，利用折射率橢球可求光波的偏振方向及相應(yīng)折射率：通過原點(diǎn)作k的垂面，與折射率橢球相交得一橢圓截面，則這一橢圓截面的兩個(gè)軸即為兩個(gè)偏振方向，兩個(gè)軸長(zhǎng)度 為相應(yīng)折射率。21nn，單軸晶體折射率橢球：?jiǎn)屋S晶體折射率橢球： 取光軸為取光軸為z軸，沿軸，沿x、y軸的主折射率相等，說明軸的主折射率相等，說明xoy平面內(nèi)平面內(nèi)的的D、E方向一致，與各向同性介質(zhì)中光波性質(zhì)一樣，稱方向一致，與各向同性介質(zhì)中光波性質(zhì)一樣，稱尋常光，相應(yīng)主折射率為尋常折射率，記為尋常光，相應(yīng)主折射率為尋常折射

10、率，記為no ；沿光軸；沿光軸的主折射率稱非常折射率，記為的主折射率稱非常折射率，記為ne 1222222eoonznynxzyxzyxOOoenn oenn (a)(a)正單軸晶體正單軸晶體 (b) (b) 負(fù)單軸晶體負(fù)單軸晶體 單軸晶體折射率橢球單軸晶體折射率橢球單軸晶體折射率橢球特性：?jiǎn)屋S晶體折射率橢球特性：（a a） xoyxoy平面與橢球截面是一個(gè)圓，其半徑為平面與橢球截面是一個(gè)圓，其半徑為no no 。表明當(dāng)光波沿著表明當(dāng)光波沿著z z軸方向傳播時(shí)，即軸方向傳播時(shí)，即kiki平行于光軸時(shí)，只存平行于光軸時(shí)，只存在一種折射率在一種折射率nono，光波偏振方向取垂直于，光波偏振方向取垂

11、直于Z Z軸的任何方向，軸的任何方向，折射率相等，不產(chǎn)生雙折射。折射率相等，不產(chǎn)生雙折射。z z軸即單軸晶體光軸。軸即單軸晶體光軸。（b bxozxoz、yozyoz平面，或其它含平面，或其它含z z軸的橢球截面為一橢圓，其兩軸的橢球截面為一橢圓，其兩半軸長(zhǎng)度分別為半軸長(zhǎng)度分別為 、 。表明當(dāng)光垂直于表明當(dāng)光垂直于z z軸入射軸入射(ki(ki垂直于光軸，處于垂直于光軸，處于xoyxoy平面內(nèi)平面內(nèi)) )時(shí)，時(shí)，可允許兩個(gè)彼此正交的線偏振光傳播，其中一個(gè)光波偏振方可允許兩個(gè)彼此正交的線偏振光傳播，其中一個(gè)光波偏振方向平行于光軸、折射率為向平行于光軸、折射率為 ，另一光波偏振方向垂直于光，另一光

12、波偏振方向垂直于光軸、折射率為軸、折射率為 。 onenenon（c c當(dāng)當(dāng)ki ki 與與z z軸夾角為軸夾角為 時(shí)，通過原點(diǎn)時(shí)，通過原點(diǎn)O O垂直于垂直于ki ki 的平面與的平面與橢球的截面為一橢圓，其長(zhǎng)、短軸為允許的偏振方向，對(duì)應(yīng)于橢球的截面為一橢圓，其長(zhǎng)、短軸為允許的偏振方向，對(duì)應(yīng)于兩種本征光波：兩種本征光波：尋常光：偏振方向與尋常光：偏振方向與SOZSOZ平面垂直，折射率及相速與平面垂直，折射率及相速與 無關(guān)，無關(guān)，折射率折射率nono稱尋常折射率。稱尋常折射率。非常光：偏振方向在非常光：偏振方向在SOZSOZ平面內(nèi)，平面內(nèi)， 折射率折射率ne(ne( ) ) 滿足方程：滿足方程：

13、22222sincos)(1eoennn折射率與相速和角度折射率與相速和角度 有關(guān)。有關(guān)。任意方向傳播的雙折射任意方向傳播的雙折射2.電光效應(yīng)電光效應(yīng)：當(dāng)介質(zhì)的兩端所加外電場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，介質(zhì)內(nèi)的電子電光效應(yīng)：當(dāng)介質(zhì)的兩端所加外電場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，介質(zhì)內(nèi)的電子 分布狀態(tài)將發(fā)生變化，以致介質(zhì)的極化強(qiáng)度以及分布狀態(tài)將發(fā)生變化，以致介質(zhì)的極化強(qiáng)度以及 折射率也各向異性地發(fā)生變化的現(xiàn)象。折射率也各向異性地發(fā)生變化的現(xiàn)象。 電光效應(yīng)弛豫時(shí)間很短，僅有電光效應(yīng)弛豫時(shí)間很短，僅有10-1110-11量級(jí)量級(jí)外場(chǎng)的施加或撤消導(dǎo)致的折射變化或恢復(fù)瞬間即可完成。外場(chǎng)的施加或撤消導(dǎo)致的折射變化或恢復(fù)瞬間即可完成。 可用作高速調(diào)制

14、器、高速開關(guān)等可用作高速調(diào)制器、高速開關(guān)等（a外加電場(chǎng)相對(duì)光場(chǎng)為低頻外加電場(chǎng)相對(duì)光場(chǎng)為低頻 （b外加電場(chǎng)沿著某一介電主軸作用于晶體，此時(shí)外加電場(chǎng)沿著某一介電主軸作用于晶體，此時(shí)D與與E的的方向一致，因而方向一致，因而D只隨只隨E的大小變化。的大小變化。為突出物理思路、簡(jiǎn)化推導(dǎo)，討論基于以下條件：為突出物理思路、簡(jiǎn)化推導(dǎo)，討論基于以下條件：（1 1泡克爾斯泡克爾斯(Pockels)(Pockels)效應(yīng)效應(yīng) 與克爾與克爾(Kerr)(Kerr)效應(yīng)效應(yīng) 當(dāng)外加電場(chǎng)沿某一介電主軸作用于晶體時(shí)，電位移矢量為當(dāng)外加電場(chǎng)沿某一介電主軸作用于晶體時(shí)，電位移矢量為 200023EEnnnn320EEED0

15、為不加電場(chǎng)時(shí)的介電常數(shù)，稱線性介電常數(shù)。為不加電場(chǎng)時(shí)的介電常數(shù)，稱線性介電常數(shù)。定義定義D(E)的斜率為加電場(chǎng)后的介電常數(shù)：的斜率為加電場(chǎng)后的介電常數(shù)： 2320EEdEdD220232EEnn220023EEEEknnnl 與外加電場(chǎng)的一次方成正比，稱為泡克爾斯效應(yīng)；ln與外加電場(chǎng)平方成正比，稱為克爾效應(yīng)。n第一項(xiàng)大大于后面各項(xiàng)，作泰勒級(jí)數(shù)展開第一項(xiàng)大大于后面各項(xiàng)，作泰勒級(jí)數(shù)展開（2） KDP晶體的線性電光效應(yīng) KDP晶體是人工生長(zhǎng)的KH2PO4單軸晶體的簡(jiǎn)稱。不加外場(chǎng)，折射率橢球?yàn)椋?2)(23632141203202201xyExzEyzEzByBxB1)(2032201zByxB201

16、1onB 外加電場(chǎng)作用后，新的折射率橢球?yàn)椋和饧与妶?chǎng)作用后，新的折射率橢球?yàn)椋?外加電場(chǎng)引起了折射率橢球中的后三項(xiàng)，即“交叉項(xiàng)” ，這意味著加上電場(chǎng)后，橢球的主軸不再是x、y、z軸，而是有所偏轉(zhuǎn)。 新主軸、的方向和大小與E的關(guān)系就確定了電場(chǎng)對(duì)光傳播的影響。2031enB 外加電場(chǎng)平行于光軸外加電場(chǎng)平行于光軸Z Z軸）：軸）：設(shè)新主軸設(shè)新主軸 相對(duì)舊主軸相對(duì)舊主軸 旋轉(zhuǎn)了角度旋轉(zhuǎn)了角度，那么，那么021 EE03 EE12363203202201xyEzByBxBzyxxyzyxyxcossinsincos1)()(203236302236301zByEBxEBzyx在新主軸坐標(biāo)系在新主軸坐標(biāo)系

17、 中，折射率橢球方程變?yōu)椋褐?，折射率橢球方程變?yōu)椋?eyxnnEnnEnnz ，得得到到：3632023632021111 2002011nBB 045 取取 結(jié)論：(a)施加外場(chǎng)E3后，橢球的xoy截面由圓變?yōu)闄E圓，折射率橢球由旋轉(zhuǎn)橢球面變?yōu)橐话銠E球面，KDP由單軸晶體變?yōu)殡p軸晶體。xyxy(b)(b)沿沿 方向偏振的光傳播相速度方向偏振的光傳播相速度加大，而沿加大，而沿 方向偏振的光傳播方向偏振的光傳播速度減小，因而速度減小，因而 軸稱為快軸，軸稱為快軸， 軸為慢軸。軸為慢軸。 36332Ennnoox36332Ennnooyeznn，運(yùn)運(yùn)用用近近似似式式得得到到：由由于于20363/1

18、nE （3 3電光相位延遲電光相位延遲 以外加電場(chǎng)平行于光軸以外加電場(chǎng)平行于光軸Z Z軸的軸的KDPKDP晶體為例，光波沿晶體為例，光波沿z z方向傳播距離方向傳播距離l l后，兩偏振光之間的相位差為后，兩偏振光之間的相位差為 VnklEnkooooyx6333633lEV3的變化曲線及相應(yīng)的光場(chǎng)矢量變化情形 xE、yE 當(dāng)相位延遲當(dāng)相位延遲時(shí)，光場(chǎng)為時(shí)，光場(chǎng)為x x方向偏振的線偏振光，當(dāng)方向偏振的線偏振光，當(dāng)/2/2時(shí)，光場(chǎng)為圓偏振光，當(dāng)時(shí)，光場(chǎng)為圓偏振光，當(dāng)時(shí)，光場(chǎng)又變成時(shí)，光場(chǎng)又變成沿沿y y方向偏振的線偏振光。方向偏振的線偏振光。 與與對(duì)應(yīng)的偏振光相對(duì)入射光旋轉(zhuǎn)了對(duì)應(yīng)的偏振光相對(duì)入射光

19、旋轉(zhuǎn)了9090，其相應(yīng)的，其相應(yīng)的電壓稱為半波電壓電壓稱為半波電壓 晶體的電光系數(shù)越大，相應(yīng)半波電壓越低晶體的電光系數(shù)越大，相應(yīng)半波電壓越低 . . 通過測(cè)量半波電壓可以計(jì)算出相應(yīng)的電光系數(shù)。通過測(cè)量半波電壓可以計(jì)算出相應(yīng)的電光系數(shù)。 633oonkV 部分晶體的部分晶體的 和和V633. 3. 電光強(qiáng)度調(diào)制電光強(qiáng)度調(diào)制（1 1縱向電光強(qiáng)度調(diào)制縱向電光強(qiáng)度調(diào)制（1 1電光強(qiáng)度調(diào)制裝置由兩塊交叉偏振片及其間放置的一塊電光強(qiáng)度調(diào)制裝置由兩塊交叉偏振片及其間放置的一塊單軸電光晶體組成。偏振片的通振動(dòng)方向分別與單軸電光晶體組成。偏振片的通振動(dòng)方向分別與x x、y y軸平行。軸平行。 （2設(shè)某時(shí)刻加在電

20、光晶體上的電壓為設(shè)某時(shí)刻加在電光晶體上的電壓為V，入射到晶體的在，入射到晶體的在x方向上的線偏振光電矢量振幅為方向上的線偏振光電矢量振幅為E0 進(jìn)入晶體時(shí)沿快軸進(jìn)入晶體時(shí)沿快軸 和慢軸和慢軸 的電矢量振幅都變?yōu)榈碾娛噶空穹甲優(yōu)?x y20EV6320n2 通過晶體后沿通過晶體后沿 和和 方向的二線偏振光之間的位相差方向的二線偏振光之間的位相差 x y通過振動(dòng)方向與通過振動(dòng)方向與 y y 軸平行的偏振片檢偏后產(chǎn)生的光振幅分別軸平行的偏振片檢偏后產(chǎn)生的光振幅分別為為 ， ，則有：，則有： yxEyyE)(00e2e2 tiyytiyxEEEE ，VnIEEI 6330202202sin2sin

21、輸輸出出光光強(qiáng)強(qiáng)：)1(20 itiyeeEEE 投影之和為：投影之和為：圖圖(4-22) I/I0-V曲線曲線（4 4如外加信號(hào)電壓為正弦電壓，如外加信號(hào)電壓為正弦電壓， ，則輸出光強(qiáng)，則輸出光強(qiáng)近似為正弦形，實(shí)現(xiàn)無失真調(diào)制。近似為正弦形，實(shí)現(xiàn)無失真調(diào)制。 tVV sin0 )sinsin(1 21sin24sin2sin0002020tVVIItVVIII tVVII sin22100 63302 nV （3 3畫出畫出 曲線的一部分以及光強(qiáng)調(diào)制的情形。為曲線的一部分以及光強(qiáng)調(diào)制的情形。為使工作點(diǎn)選在曲線中點(diǎn)處，通常在調(diào)制晶體上外加直流偏壓使工作點(diǎn)選在曲線中點(diǎn)處，通常在調(diào)制晶體上外加直流偏

22、壓 來完成，或者插入來完成，或者插入/4/4波片，使之產(chǎn)生波片，使之產(chǎn)生9090度的相位差。度的相位差。 4 VVII 01/0 VV應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用應(yīng)用使用電光調(diào)制器的光通信線路使用電光調(diào)制器的光通信線路 激光器輸出為偏激光器輸出為偏振光振光（2 2橫向電光強(qiáng)度調(diào)制橫向電光強(qiáng)度調(diào)制VVlnnkVndlklnnklnEnnkeoooeooeoooyxl)(2)()2(63303633ldnkVoo6332第一項(xiàng)表示天然雙折射造成的相位差；第一項(xiàng)表示天然雙折射造成的相位差；第二項(xiàng)由電光效應(yīng)引起，為電光延遲。第二項(xiàng)由電光效應(yīng)引起，為電光延遲。 由第一項(xiàng)確定工作點(diǎn)位置后，根據(jù)第二項(xiàng)正比于由第一項(xiàng)確定工作

23、點(diǎn)位置后，根據(jù)第二項(xiàng)正比于l/dl/d，恰當(dāng)選，恰當(dāng)選擇長(zhǎng)寬比，以實(shí)現(xiàn)有效的電光調(diào)制。擇長(zhǎng)寬比，以實(shí)現(xiàn)有效的電光調(diào)制。 消除天然雙折射方法：兩塊晶體串接消除天然雙折射方法：兩塊晶體串接Z軸垂直）軸垂直） 電壓加在電壓加在X X方向，入射光沿方向，入射光沿Z Z方向，方向，X X方向偏振；方向偏振；X X、Y Y、Z Z與與晶體邊平行。晶體邊平行。橫向電光調(diào)制可降低半波電壓，用兩塊晶體可消除自然雙折橫向電光調(diào)制可降低半波電壓，用兩塊晶體可消除自然雙折射，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。射，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。4 4 電光相位調(diào)制電光相位調(diào)制（1 1加電場(chǎng)后，振動(dòng)方向與晶體的感應(yīng)主軸相平行的光通過加電場(chǎng)后，振動(dòng)方向與晶體

24、的感應(yīng)主軸相平行的光通過長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為 的晶體，其位相增加為的晶體，其位相增加為 l3006322znnEl （2 2晶體上所加的是正弦調(diào)制電場(chǎng)晶體上所加的是正弦調(diào)制電場(chǎng) 晶體輸入面處的光場(chǎng)是晶體輸入面處的光場(chǎng)是 sinzmmEEtcosUAt入)sincos(22cos63300 ttAUlEnntAUmz出出出出式中，式中， 為相位調(diào)制度為相位調(diào)制度 lEnm 6330 （3 3則在晶體輸出面處的光場(chǎng)可寫成則在晶體輸出面處的光場(chǎng)可寫成 5. 波導(dǎo)電光調(diào)制器 波導(dǎo)調(diào)制器是將具有電光特性的材料做成光波導(dǎo)，調(diào)制電波導(dǎo)調(diào)制器是將具有電光特性的材料做成光波導(dǎo)，調(diào)制電場(chǎng)加在通光波導(dǎo)區(qū)，可以在很低的外加電

25、壓下獲得所需的場(chǎng)加在通光波導(dǎo)區(qū)，可以在很低的外加電壓下獲得所需的調(diào)制場(chǎng)強(qiáng)。調(diào)制場(chǎng)強(qiáng)。 可以通過波導(dǎo)特性，如模式轉(zhuǎn)換、模式耦合、定向耦合等可以通過波導(dǎo)特性，如模式轉(zhuǎn)換、模式耦合、定向耦合等特性來實(shí)現(xiàn)光的直接強(qiáng)度調(diào)制與開關(guān)等。特性來實(shí)現(xiàn)光的直接強(qiáng)度調(diào)制與開關(guān)等。 波導(dǎo)調(diào)制器具有效率高、體積小、集成度高、易于與光纖波導(dǎo)調(diào)制器具有效率高、體積小、集成度高、易于與光纖耦合等優(yōu)點(diǎn)。耦合等優(yōu)點(diǎn)。 （1 1M-ZM-Z干涉儀強(qiáng)度調(diào)制器干涉儀強(qiáng)度調(diào)制器晶 體 材 料 為 鈮 酸 鋰 晶 體晶 體 材 料 為 鈮 酸 鋰 晶 體(LiNbO3)(LiNbO3)，其中的光波導(dǎo)是，其中的光波導(dǎo)是在晶體上用鈦擴(kuò)散折射率

26、在晶體上用鈦擴(kuò)散折射率提高技術(shù)制作的。提高技術(shù)制作的。 電信號(hào)加到如圖所示的電極上，來自激光器的連續(xù)光波輸電信號(hào)加到如圖所示的電極上，來自激光器的連續(xù)光波輸入到調(diào)制器的左端，然后被均勻地分配到光波導(dǎo)的兩個(gè)臂入到調(diào)制器的左端，然后被均勻地分配到光波導(dǎo)的兩個(gè)臂中，兩光路長(zhǎng)度相等。由于電光效應(yīng)，其折射率及到達(dá)輸中，兩光路長(zhǎng)度相等。由于電光效應(yīng)，其折射率及到達(dá)輸出端的光程差和位相隨外加電壓的變化而變化，在時(shí)間上出端的光程差和位相隨外加電壓的變化而變化，在時(shí)間上發(fā)生延遲。兩束光到達(dá)輸出端后，經(jīng)發(fā)生延遲。兩束光到達(dá)輸出端后，經(jīng)3 dB3 dB光耦合器耦合在光耦合器耦合在一起由一路光纖輸出。一起由一路光纖輸

27、出。 根據(jù)這一原理，即可完成光信號(hào)強(qiáng)度隨電信號(hào)的變化而不根據(jù)這一原理，即可完成光信號(hào)強(qiáng)度隨電信號(hào)的變化而不斷改變的調(diào)制過程，即實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制。圖中，沿方向切割斷改變的調(diào)制過程，即實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制。圖中，沿方向切割LiNbO3LiNbO3晶體，光波沿晶體，光波沿z z方向傳輸，調(diào)制電場(chǎng)施加于方向傳輸，調(diào)制電場(chǎng)施加于y y方向。方向。設(shè)入射光場(chǎng)為設(shè)入射光場(chǎng)為 incos()EAtmmsin()yyEEt調(diào)制電壓為調(diào)制電壓為外加電場(chǎng)作用下光波產(chǎn)生的相位變化為外加電場(chǎng)作用下光波產(chǎn)生的相位變化為 式中式中L L為調(diào)制區(qū)間長(zhǎng)度。為調(diào)制區(qū)間長(zhǎng)度。3oute33mmcossinyLEAtnEt 從調(diào)制臂輸出的光場(chǎng)為

28、 式中， 為調(diào)制深度。此時(shí)，經(jīng)過調(diào)制臂的光波相位已經(jīng)受到調(diào)制，在輸出端可以得到強(qiáng)度調(diào)制的光波信號(hào)輸出。mcos(sin)Att3me33yLEn)2(cos2 iII調(diào)制器輸出光強(qiáng)為調(diào)制器輸出光強(qiáng)為輸出光強(qiáng)隨信號(hào)電壓輸出光強(qiáng)隨信號(hào)電壓V V變化。變化。DLVne /333(2)(2)定向耦合器型光波導(dǎo)調(diào)制器定向耦合器型光波導(dǎo)調(diào)制器M-ZM-Z干涉儀由干涉儀由2 2個(gè)個(gè)3dB3dB耦合器和耦合器和1 1個(gè)移相器組成。個(gè)移相器組成。，為為偶偶數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)，；當(dāng)當(dāng)，為為奇奇數(shù)數(shù)時(shí)時(shí)，當(dāng)當(dāng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)使使為為兩兩支支路路長(zhǎng)長(zhǎng)度度差差為為光光波波導(dǎo)導(dǎo)傳傳播播常常數(shù)數(shù)，設(shè)設(shè)00,10202010 PPPNPPPN

29、NLkLkii 當(dāng)電調(diào)制信號(hào)為空號(hào)時(shí)，兩支路正好滿足N為偶數(shù)。當(dāng)電調(diào)制信號(hào)為傳號(hào)時(shí)，由于電場(chǎng)的加入，改變了波導(dǎo)的有效折射率，因而改變傳播常數(shù)k，使其正好滿足180的附加相移，由交叉態(tài)變?yōu)橹蓖☉B(tài)。cnk 7.5.3 聲光調(diào)制 聲波的應(yīng)變場(chǎng)也能改變某些晶體的折射率，產(chǎn)生類似于光柵的光學(xué)結(jié)構(gòu)，從而對(duì)入射的光波產(chǎn)生調(diào)制，這種調(diào)制稱為聲光調(diào)制。 1 聲光衍射（1 1聲光衍射的定性描述聲光衍射的定性描述 在晶體中傳播的超聲波產(chǎn)生彈在晶體中傳播的超聲波產(chǎn)生彈光效應(yīng)使晶體的介電常數(shù)發(fā)生變化，光效應(yīng)使晶體的介電常數(shù)發(fā)生變化，晶體中形成了周期性的有不同折射晶體中形成了周期性的有不同折射率的間隔層，當(dāng)光通過這種分層

30、結(jié)率的間隔層，當(dāng)光通過這種分層結(jié)構(gòu)時(shí)，就發(fā)生衍射，引起光強(qiáng)度、構(gòu)時(shí)，就發(fā)生衍射，引起光強(qiáng)度、頻率和方向隨超聲場(chǎng)的變化。頻率和方向隨超聲場(chǎng)的變化。(a)超聲行波 (b) 超聲駐波 聲波在介質(zhì)中傳播分為行波與駐波兩 種，所以折射率變化也有兩種形式：)sin(),(KztntznKztntzncossin2),(（2） 聲光布喇格衍射若聲波頻率較高，且聲光作用長(zhǎng)度若聲波頻率較高，且聲光作用長(zhǎng)度L L較大，聲擾動(dòng)介質(zhì)形成較大，聲擾動(dòng)介質(zhì)形成“體位相光柵體位相光柵”。當(dāng)平面光波相對(duì)于聲波方向以一定角度。當(dāng)平面光波相對(duì)于聲波方向以一定角度入射時(shí)，介質(zhì)內(nèi)的各級(jí)衍射光將互相干涉，在一定條件下，入射時(shí)，介質(zhì)內(nèi)的

31、各級(jí)衍射光將互相干涉，在一定條件下，各高級(jí)衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)各高級(jí)衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0 0級(jí)和級(jí)級(jí)和級(jí)( (或級(jí)或級(jí)) )衍射光，即產(chǎn)生布喇格衍射。衍射光，即產(chǎn)生布喇格衍射。 布喇格衍射條件布喇格衍射條件 Bsin2布喇格角布喇格角 diB是聲光品質(zhì)因素。是聲光品質(zhì)因素。是介質(zhì)長(zhǎng)度，是介質(zhì)長(zhǎng)度，是聲強(qiáng)，是聲強(qiáng)，MlIMIllnkIISsd)2(sin)2(sin2020 衍射效率衍射效率令衍射效率達(dá)到令衍射效率達(dá)到100，則需要的聲強(qiáng)度為：，則需要的聲強(qiáng)度為：lhMlhlIPBSS2cos22 所需的超聲波功率為：所需的超聲波功率為：2222cosMlIBS 對(duì)于超聲波行波場(chǎng)，聲波

32、運(yùn)動(dòng)的影響使聲光柵移動(dòng)，從而對(duì)于超聲波行波場(chǎng)，聲波運(yùn)動(dòng)的影響使聲光柵移動(dòng)，從而使衍射光束產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，那么：使衍射光束產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，那么：ncV/2 式中，式中， 為光波頻率，為光波頻率， 為聲波速度矢量沿光波傳播方向的為聲波速度矢量沿光波傳播方向的分量，所以有：分量，所以有： /V ncVB sin2 因而，當(dāng)聲波迎向光波傳播時(shí)，衍射光頻率為因而，當(dāng)聲波迎向光波傳播時(shí)，衍射光頻率為 ；當(dāng)聲波背向光波傳播時(shí)，衍射光頻率為當(dāng)聲波背向光波傳播時(shí)，衍射光頻率為 2. 聲光調(diào)制器組成：聲光晶體、壓電換能器、吸聲反射裝置、驅(qū)動(dòng)源。組成：聲光晶體、壓電換能器、吸聲反射裝置、驅(qū)動(dòng)源。1.1.驅(qū)動(dòng)源：產(chǎn)生

33、高頻信號(hào)，由電極加到壓電換能器兩側(cè)。驅(qū)動(dòng)源：產(chǎn)生高頻信號(hào)，由電極加到壓電換能器兩側(cè)。2.2.壓電換能器：將電功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波，通過耦合器耦壓電換能器：將電功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波，通過耦合器耦合到聲光介質(zhì)中，使介質(zhì)折射率發(fā)生變化，形成光柵。壓電合到聲光介質(zhì)中，使介質(zhì)折射率發(fā)生變化，形成光柵。壓電換能器通常由石英晶片或鈮酸鋰晶片來實(shí)現(xiàn)。厚度十幾到幾換能器通常由石英晶片或鈮酸鋰晶片來實(shí)現(xiàn)。厚度十幾到幾十微米，頻率越高，厚度越薄。十微米，頻率越高，厚度越薄。3.3.聲光介質(zhì)：聲場(chǎng)和光場(chǎng)相互作聲光介質(zhì)：聲場(chǎng)和光場(chǎng)相互作用的場(chǎng)所。需考慮工作波長(zhǎng)及用的場(chǎng)所。需考慮工作波長(zhǎng)及品質(zhì)因素。常用的有：鈮酸鋰品質(zhì)因

34、素。常用的有：鈮酸鋰0.5-4.5um0.5-4.5um透光）、鉬酸鉛透光）、鉬酸鉛（ 0.4-5.5um0.4-5.5um透光）透光）5.4.3 5.4.3 聲光調(diào)制聲光調(diào)制調(diào)制特性曲線調(diào)制特性曲線 如果聲波是載有信息的信號(hào)調(diào)制的，則衍射光也會(huì)受到如果聲波是載有信息的信號(hào)調(diào)制的，則衍射光也會(huì)受到相同信號(hào)的調(diào)制。相同信號(hào)的調(diào)制。tAMIlIMIllnkIImmsdsd cos2)2(sin)2(sin2222020 一級(jí)衍射光強(qiáng)度：一級(jí)衍射光強(qiáng)度：7.5.4 磁光調(diào)制1 1 磁光效應(yīng)磁光效應(yīng) 當(dāng)線偏振光沿光軸方向通過某些天然介質(zhì)時(shí)，偏振面旋轉(zhuǎn)當(dāng)線偏振光沿光軸方向通過某些天然介質(zhì)時(shí)，偏振面旋轉(zhuǎn)的

35、現(xiàn)象稱為天然旋光，簡(jiǎn)稱旋光現(xiàn)象。不同介質(zhì)對(duì)光振動(dòng)矢的現(xiàn)象稱為天然旋光，簡(jiǎn)稱旋光現(xiàn)象。不同介質(zhì)對(duì)光振動(dòng)矢量的旋轉(zhuǎn)方向可能不同，分為左旋和右旋。對(duì)著光線觀察，量的旋轉(zhuǎn)方向可能不同，分為左旋和右旋。對(duì)著光線觀察，矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)成右旋，逆時(shí)針稱左旋。葡萄糖溶液是右旋矢量順時(shí)針旋轉(zhuǎn)成右旋，逆時(shí)針稱左旋。葡萄糖溶液是右旋介質(zhì)，果糖是左旋介質(zhì)。介質(zhì)，果糖是左旋介質(zhì)。./16.650;/49.40:00mmmmmmll為為時(shí)時(shí)，波波長(zhǎng)長(zhǎng)為為時(shí)時(shí)，波波長(zhǎng)長(zhǎng)石石英英為為旋旋光光率率。為為通通光光長(zhǎng)長(zhǎng)度度，旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角度度： （1 1旋光效應(yīng)旋光效應(yīng)（2 2法拉第效應(yīng)法拉第效應(yīng) 法拉第在法拉第在18451845年發(fā)

36、現(xiàn)：當(dāng)一束平面偏振光通過磁場(chǎng)作用下年發(fā)現(xiàn)：當(dāng)一束平面偏振光通過磁場(chǎng)作用下的某些物質(zhì)時(shí)，其偏振面受到正比于外加磁場(chǎng)平行于傳播方的某些物質(zhì)時(shí)，其偏振面受到正比于外加磁場(chǎng)平行于傳播方向分量的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。向分量的作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象稱為法拉第效應(yīng)。法拉第效應(yīng)法拉第效應(yīng)為為長(zhǎng)長(zhǎng)度度。為為磁磁感感應(yīng)應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度度，性性質(zhì)質(zhì)有有關(guān)關(guān)，為為維維爾爾德德常常數(shù)數(shù)，與與物物質(zhì)質(zhì)旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角角度度：LBVLBV nm3 .589時(shí)的時(shí)的V值值 天然旋光效應(yīng)與法拉第磁光效應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別：天然旋光效應(yīng)與法拉第磁光效應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別： 光束返回通過天然旋光介質(zhì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度與正向入射時(shí)相光束返回通過天然

37、旋光介質(zhì)時(shí)，旋轉(zhuǎn)角度與正向入射時(shí)相反，因而往返通過介質(zhì)的總效果是偏轉(zhuǎn)角為零；反，因而往返通過介質(zhì)的總效果是偏轉(zhuǎn)角為零； 而磁致旋光方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光的傳播方向無關(guān)，而磁致旋光方向與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光的傳播方向無關(guān)，因而光往返通過法拉第旋光物質(zhì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度增加一倍。因而光往返通過法拉第旋光物質(zhì)時(shí)，偏轉(zhuǎn)角度增加一倍?？蓱?yīng)用于光隔離器?？蓱?yīng)用于光隔離器。2 2 磁光調(diào)制磁光調(diào)制 將磁光介質(zhì)如YIG棒置于恒磁場(chǎng)Hd與光傳輸方向垂直中，棒上饒有射頻激勵(lì)線圈，以便在介質(zhì)內(nèi)建立時(shí)變調(diào)制磁場(chǎng)。由于加了恒磁場(chǎng)，光通過介質(zhì)后旋轉(zhuǎn)角度為為加在介質(zhì)上的調(diào)制。為加在介質(zhì)上的調(diào)制。，tHtHlHtadas si

38、nsin)( 如果令其通過檢偏器偏振方向可平行于起偏方向，也如果令其通過檢偏器偏振方向可平行于起偏方向，也可垂直于起偏方向），則旋轉(zhuǎn)角的調(diào)制轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)調(diào)制?？纱怪庇谄鹌较颍?，則旋轉(zhuǎn)角的調(diào)制轉(zhuǎn)換為光強(qiáng)調(diào)制。tHlHtHlHtHlHItIdasdasdas sin2121sin2sin2121sincos)(20 輸出光強(qiáng)隨信號(hào)電流而變化，受到強(qiáng)度調(diào)制。輸出光強(qiáng)隨信號(hào)電流而變化，受到強(qiáng)度調(diào)制。7.5.5 7.5.5 直接調(diào)制直接調(diào)制 把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電源，把要傳遞的信息轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)調(diào)制激光器驅(qū)動(dòng)電源，從而使輸出激光帶有信息。從而使輸出激光帶有信息。 是目前光纖通信系統(tǒng)

39、普遍使用的實(shí)用化調(diào)制方法。是目前光纖通信系統(tǒng)普遍使用的實(shí)用化調(diào)制方法。 直接調(diào)制直接調(diào)制模擬調(diào)制：模擬調(diào)制： 數(shù)字調(diào)制：數(shù)字調(diào)制：用連續(xù)的模擬信號(hào)如電視、話音等用連續(xù)的模擬信號(hào)如電視、話音等信號(hào)直接對(duì)光源進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制信號(hào)直接對(duì)光源進(jìn)行光強(qiáng)度調(diào)制 用脈沖編碼調(diào)制用脈沖編碼調(diào)制PCMPCM的數(shù)字信號(hào)的數(shù)字信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制對(duì)光源進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制 1. 1. 模擬調(diào)制模擬調(diào)制 為了獲得線性調(diào)制，使工作點(diǎn)處于輸出特性曲線的直線部分，必須在加調(diào)制信號(hào)電流的同時(shí)加一適當(dāng)?shù)钠秒娏鱅b。（1調(diào)制信號(hào)源與直流偏置電流必須隔離。（2偏置電流略大于LD的閾值電流。（3 3直接調(diào)制會(huì)使激光器主模直接調(diào)制會(huì)使激光器

40、主模的強(qiáng)度降低，而次模的強(qiáng)度相對(duì)的強(qiáng)度降低，而次模的強(qiáng)度相對(duì)增加，從而使譜寬增加。增加，從而使譜寬增加。m 調(diào)制電流幅度偏置電流閾值電流調(diào)制深度：調(diào)制深度： 2. 2. 數(shù)字式調(diào)制數(shù)字式調(diào)制 下圖為光載波直接光強(qiáng)調(diào)制的基本原理。Ib為直流偏置電流，Im為代表信息數(shù)據(jù)的驅(qū)動(dòng)電流，Ib+Im成為L(zhǎng)D的工作電流。數(shù)據(jù)1對(duì)應(yīng)于激光發(fā)射，數(shù)據(jù)0對(duì)應(yīng)于無光發(fā)射。LD數(shù)字調(diào)制原理圖光發(fā)送機(jī)框圖LD實(shí)用驅(qū)動(dòng)電路 實(shí)際的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過交換、復(fù)接過程，其波形不是矩形脈沖，在調(diào)制LD之前需進(jìn)行波形整理，并由電壓轉(zhuǎn)換成電流，完成這一功能的是輸入整形電路和驅(qū)動(dòng)電路。LD的輸出功率和波長(zhǎng)受溫度影響，所以必須有溫度自動(dòng)控制A

41、TC和功率自動(dòng)控制APC。（1 1預(yù)失真處理。為抑制頻率啁啾影響，需采用整形電路對(duì)預(yù)失真處理。為抑制頻率啁啾影響，需采用整形電路對(duì)標(biāo)準(zhǔn)二元電信號(hào)做預(yù)失真處理。輸入數(shù)據(jù)的一路到右管的基標(biāo)準(zhǔn)二元電信號(hào)做預(yù)失真處理。輸入數(shù)據(jù)的一路到右管的基極，另一路經(jīng)過延遲線再到左管的基極，兩管導(dǎo)通的時(shí)延差極，另一路經(jīng)過延遲線再到左管的基極，兩管導(dǎo)通的時(shí)延差取決于延遲線的長(zhǎng)度。整形后的二元信號(hào)是兩個(gè)先后脈沖電取決于延遲線的長(zhǎng)度。整形后的二元信號(hào)是兩個(gè)先后脈沖電平的疊加，它們的重疊部分構(gòu)成了整形信號(hào)的頂部，無重疊平的疊加，它們的重疊部分構(gòu)成了整形信號(hào)的頂部，無重疊部分構(gòu)成了整形信號(hào)的兩個(gè)肩。調(diào)整延遲線的長(zhǎng)度可調(diào)整頂部

42、分構(gòu)成了整形信號(hào)的兩個(gè)肩。調(diào)整延遲線的長(zhǎng)度可調(diào)整頂部位置，調(diào)整電阻部位置，調(diào)整電阻W W可改變肩部的高度?？筛淖兗绮康母叨?。預(yù)整形波形標(biāo)準(zhǔn)二元信號(hào)整形后的二元信號(hào)脈沖預(yù)整形電路 整形電路的作用是使數(shù)據(jù)的頂部預(yù)失真變窄，一方面可整形電路的作用是使數(shù)據(jù)的頂部預(yù)失真變窄，一方面可以降低注入載流子的變化速率，另一方面較窄的調(diào)制脈沖可以降低注入載流子的變化速率，另一方面較窄的調(diào)制脈沖可以補(bǔ)償啁啾效應(yīng)造成的光脈沖的動(dòng)態(tài)展寬，有利于高速率下以補(bǔ)償啁啾效應(yīng)造成的光脈沖的動(dòng)態(tài)展寬，有利于高速率下的應(yīng)用。的應(yīng)用。(a)標(biāo)準(zhǔn)二元電信號(hào)(c)整形后發(fā)送的光脈沖(d)接收的光脈沖(b)整形后電脈沖LD的開通延遲碼間圖案

43、相關(guān)效應(yīng)（2 2偏置電流的影響。很多現(xiàn)象與偏置電流有關(guān)。偏置電流的影響。很多現(xiàn)象與偏置電流有關(guān)。 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)開通延遲現(xiàn)象。光脈沖的出現(xiàn)較電時(shí)，會(huì)出現(xiàn)開通延遲現(xiàn)象。光脈沖的出現(xiàn)較電脈沖滯后，且頂部有振蕩。脈沖滯后，且頂部有振蕩。thbII 當(dāng) 時(shí)，有利于使用較小的驅(qū)動(dòng)電流獲得較大光功率輸出，而且有利于提高電-光響應(yīng)速度。但是，過高的直流偏置受兩方面的限制：一是容易出現(xiàn)碼間圖案相關(guān)效應(yīng)；二是導(dǎo)致接收靈敏度的降低。thbII 碼間圖案相關(guān)效應(yīng)：第一個(gè)1碼過去后，雖然驅(qū)動(dòng)電流已為0，但LD有源區(qū)內(nèi)的注入載流子并未完全消失，接著再來一個(gè)1碼，相當(dāng)于在殘存的非平衡載流子之上疊加新的載流子，造成第二個(gè)

44、脈沖的寬度和幅度都大于前一個(gè)光脈沖。輸入脈沖為連0后，光脈沖才能恢復(fù)正常波形。這種效應(yīng)在非平衡載流子壽命接近調(diào)制脈沖系列的時(shí)隙寬度時(shí)更加明顯。 因而，偏置電流一定要加得適當(dāng)。（3 3頻率啁啾效應(yīng)頻率啁啾效應(yīng) 對(duì)應(yīng)于直接調(diào)制信號(hào)的上升沿和下降沿，對(duì)應(yīng)于直接調(diào)制信號(hào)的上升沿和下降沿，LDLD有源區(qū)內(nèi)注有源區(qū)內(nèi)注入載流子密度的變化引起折射率變化，進(jìn)而引起入載流子密度的變化引起折射率變化，進(jìn)而引起LDLD發(fā)送端光發(fā)送端光信號(hào)波長(zhǎng)的漂移。啁啾效應(yīng)使信號(hào)波長(zhǎng)的漂移。啁啾效應(yīng)使LDLD輸出頻譜動(dòng)態(tài)展寬。輸出頻譜動(dòng)態(tài)展寬。7.6.1 7.6.1 機(jī)械偏轉(zhuǎn)機(jī)械偏轉(zhuǎn) 利用反射鏡或多面反射棱鏡的旋轉(zhuǎn)，或者利用反射鏡

45、的利用反射鏡或多面反射棱鏡的旋轉(zhuǎn)，或者利用反射鏡的振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束掃描。振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束掃描。 7.6 7.6 激光偏轉(zhuǎn)技術(shù)激光偏轉(zhuǎn)技術(shù) 光楔偏轉(zhuǎn)：光楔就是利用介質(zhì)幾何光楔偏轉(zhuǎn)：光楔就是利用介質(zhì)幾何形狀引起光偏轉(zhuǎn)的，其偏轉(zhuǎn)角為形狀引起光偏轉(zhuǎn)的，其偏轉(zhuǎn)角為 dnldln1 利用泡克耳斯效應(yīng)，在電光晶體上利用泡克耳斯效應(yīng)，在電光晶體上施加電場(chǎng)改變晶體的折射率使光束偏轉(zhuǎn)。施加電場(chǎng)改變晶體的折射率使光束偏轉(zhuǎn)。實(shí)際的電光晶體偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)實(shí)際的電光晶體偏轉(zhuǎn)器是由兩個(gè)z z軸相反軸相反的晶體棱鏡的晶體棱鏡( (如如KDPKDP棱鏡棱鏡) )所組成。所組成。 實(shí)際的電光晶體偏轉(zhuǎn)器實(shí)際的電光晶體偏轉(zhuǎn)器 如果激光垂直一

46、個(gè)直角面射到圖所示如果激光垂直一個(gè)直角面射到圖所示的下面的直角棱鏡上，由折射定律可得出的下面的直角棱鏡上，由折射定律可得出射光的偏轉(zhuǎn)角為射光的偏轉(zhuǎn)角為 （1 1模擬式電光偏轉(zhuǎn)模擬式電光偏轉(zhuǎn) nn 為兩個(gè)棱鏡的折射率之差。為兩個(gè)棱鏡的折射率之差。7.6.2 7.6.2 電光偏轉(zhuǎn)電光偏轉(zhuǎn)施加電壓后，上、下層棱鏡中傳播時(shí)光的折射率為施加電壓后，上、下層棱鏡中傳播時(shí)光的折射率為 鏡鏡慢慢軸軸鏡鏡快快軸軸；方方向向?yàn)闉锽Ax 36332EnnnooA)(23633EnnnooB36332EnnoodVndlEndnloo6333633 與外加電壓與外加電壓V V成線性比例關(guān)系，通過調(diào)節(jié)成線性比例關(guān)系，通

47、過調(diào)節(jié)V V可使光束發(fā)可使光束發(fā)生連續(xù)偏轉(zhuǎn)。生連續(xù)偏轉(zhuǎn)。 為了增大偏轉(zhuǎn)角度，采用多塊晶體棱鏡串聯(lián)，頭尾為了增大偏轉(zhuǎn)角度，采用多塊晶體棱鏡串聯(lián)，頭尾2 2塊為塊為直角棱鏡，中間位等腰三角形棱鏡，總的偏轉(zhuǎn)角為單級(jí)的直角棱鏡，中間位等腰三角形棱鏡，總的偏轉(zhuǎn)角為單級(jí)的m m倍。倍。m6330 dVn （1數(shù)字式偏轉(zhuǎn)數(shù)字式偏轉(zhuǎn)122202220)sincos)(11(2sin21 eennnntg 現(xiàn)代光存儲(chǔ)器都是采用二進(jìn)制的數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器，右圖是由電光晶體和現(xiàn)代光存儲(chǔ)器都是采用二進(jìn)制的數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器，右圖是由電光晶體和雙折射晶體組合的數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器。雙折射晶體組合的數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器。 雙折射原理：沿與光軸成某一

48、角度的非偏振光入射時(shí)，將分成垂直分量O光和平行分量e光二束，分離角為eennnn 00009000，但但，；當(dāng)當(dāng)，當(dāng)當(dāng) 為為入入射射光光與與光光軸軸夾夾角角 電光數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器電光數(shù)字式偏轉(zhuǎn)器 當(dāng)電光晶體不加電壓時(shí)，當(dāng)電光晶體不加電壓時(shí)，O O光入射，偏振方向不變，再通過雙光入射，偏振方向不變，再通過雙折射晶體時(shí)，傳輸方向不變；當(dāng)電光晶體加電壓時(shí)，折射晶體時(shí)，傳輸方向不變；當(dāng)電光晶體加電壓時(shí)，O O光入射，光入射，偏振方向變化成為偏振方向變化成為e e光，再通過雙折射晶體時(shí)，傳輸方向變化。光，再通過雙折射晶體時(shí)，傳輸方向變化。上述就是一個(gè)一級(jí)數(shù)字偏轉(zhuǎn)器，入射的線偏振光隨電光晶體上述就是一個(gè)一級(jí)數(shù)字偏轉(zhuǎn)器，入射的線偏振光隨電光晶體加和不加電壓而分別占據(jù)兩個(gè)地址之一，即加和不加電壓而分別占據(jù)兩個(gè)地址之一，即0 0和和1 1。 若把若把n n個(gè)這樣的數(shù)字偏轉(zhuǎn)器組合起來，就能做到個(gè)這樣的數(shù)字偏轉(zhuǎn)器組合起來，就能做