光電子技術教案第09講

1、3.4磁光調制磁光調制主要是應用法拉第旋轉效應，使一束線偏振光在外加磁場作用下的 介質中傳播時，其偏振方向發(fā)生旋轉-VHL(341)1.磁光體調制器磁光體調制器的組成如圖1所示。為了獲得線性調制，在垂直于光傳播的方 向上加一恒定磁場Hdc，其強度足以使晶體飽和磁化。工作時，高頻信號電流通過線圈就會感生出平行于光傳播方向的磁場，入射光通過YIG晶體時，由于法拉第旋轉效應，其偏振面發(fā)生旋轉，旋轉角正比于 磁場強度H。(3.4-2)乂畔亠0H dck：是單位長度飽和法拉第旋轉角；H0sinHt是調制磁場。如果再通過檢偏器, 就可以獲得一定強度變化的調制光。起偏器檢偏器調制信號圖1磁光調制示意圖2.磁

2、光波導調制器我們以磁光波導模式轉換調制器為例討論磁光波導調制器的原理。 圖2所示 為磁光波導模式轉換調制器的結構，圓盤形的釓傢石榴石( Gd3Ga5O12-GGG)襯 底上，外延生長摻Ga、Se的釔鐵石榴石(YIG )磁性膜作為波導層。在磁性膜外表用光刻方法制作一條金屬蛇形線路，當電流通過蛇形線路時， 蛇形線路中某一條通道中的電流沿 y方向，那么相鄰通道中的電流沿-y方向，該 電流可產生N、-Z方向交替變化的磁場，磁性薄膜內便可出現(xiàn)沿Z、-Z方向交替飽和磁化。蛇形磁場變化的周期為2 二.: : TE模和TM模傳播常數(shù)之差?？蓪⑤斎隩M模的=1.5m52%的功率轉換到TE模上去。磁光波導模 式轉

3、換調制器的輸出耦合器一般使用具有高雙折射的金紅石棱鏡，使輸出的TE和TM模分成兩條光束。圖2磁光波導模式轉換調制器3.5直接調制直接調制是把要傳遞的信息轉變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽w光源激光二極管 LD或半導體發(fā)光二極管LED，從而獲得調制光信號。由于它是在光源內部進 行的，因此又稱為內調制。根據(jù)調制信號的類型，直接調制又可以分為模擬調制和數(shù)字調制兩種。1半導體激光器LD 直接調制的原理圖3為砷鎵鋁雙異質結注入式半導體激光器的輸出光功率與驅動電流的關系曲 線。圖4所示半導體激光器的光譜特性。0050100 It 150 200驅動電流mA卩率功出輸圖3半導體激光器的輸出特性W088604020>

4、;的度強射輻對相圖5所示的是半導體激光器調制原理以及輸出光功率與調制信號的關系曲 線。為了獲得線性調制，使工作點處于輸出特性曲線的直線局部， 必須在加調制 信號電流的同時加一適當?shù)钠秒娏鱨b，這樣就可以使輸出的光信號不失真。LD直流偏置調制信號(b)圖5半導體激光器調制a電原理圖；b調制特性曲線半導體激光器處于連續(xù)調制工作狀態(tài)時，無論有無調制信號，由于有直流偏 置，所以功耗較大，甚至引起溫升，會影響或破壞器件的正常工作。2半導體發(fā)光二極管LED 的調制特性半導體發(fā)光二極管由于不是閾值器件，它的輸出光功率不像半導體激光器那 樣會隨注入電流的變化而發(fā)生突變，因此，LED的P-I特性曲線的線性比擬

5、好。 圖6示出了 LED與LD的P-I特性曲線的比擬。圖6 LED與LD的Pout-I曲線比擬3半導體光源的模擬調制無論是使用LD或LED作光源，都要施加偏置電流lb,使其工作點處于 LD或LED的P I特性曲線的直線段，如圖7所示。其調制線性好壞與調制深 度m有關：圖7模擬信號驅動電路激光強度調制a驅動電路；b LED工作特性LD :調制電流幅度m偏置電流-閾值電流LED:調制電流幅度m偏置電流4半導體光源的脈沖編碼數(shù)字調制如前所述，數(shù)字調制是用二進制數(shù)字信號“ 1和“0碼對光源發(fā)出的光波 進行調制。而數(shù)字信號大都采用脈沖編碼調制，即先將連續(xù)的模擬信號通過“抽 樣變成一組調幅的脈沖序列，再經過“量化和“編碼過程，形成一組等幅 度、等寬度的矩形脈沖作為“碼元，結果將連續(xù)的模擬信號變成了脈沖編碼數(shù) 字信號。然后，再用脈沖編碼數(shù)字信號對光源進行強度調制， 其調制特性曲線如 圖8所示。圖8數(shù)字調制特性a加lb后LD數(shù)字調制特性；b LED數(shù)字調制特性由于數(shù)字光通信的突出優(yōu)點，所以其有很好應用的前景。首先因為數(shù)字光信 號在信道上傳輸過程中引進的噪聲和失真， 可采用間接中繼器的方式去掉， 故抗 干擾能力強；其次對數(shù)字光纖通信系統(tǒng)的線性要求不高，可充分利用光源L