电光调制模拟激光通信技术.ppt

电光调制模拟激光通信技术 组员：张家锐 周应洋 李阳 钱诚 引言 光波通信具有无线电通信无法比拟的优点, 在通信领域中起着至关重要的作用,激光通信就是以激光作为信息载体的通信, 实际上是将有线通信的电信号处理技术、激光调制技术和激光传输技术相结合, 可用于空间及地面通信 光波通信具有无线电通信无法比拟的许多优点。首先通信容量大, 激光不但频率很高( 约1013 Hz~ 1015 Hz, 比微波高10~ 100 万倍) 而且单色性很好, 可以做通信的载频使用。其次抗干扰能力强,由于激光的频率较高以致无线电波对它起不了干扰作用, 激光的高方向性使得光波也很难干扰。 基于以上所述, 我们提出了利用电光调制技术实现激光通信, 首先要解决的问题是如何将被传输的信号加载到激光上, 即通常所说的调制 设计方案 先由激光器产生的激光, 经起偏器后成为线偏振光, 再经过1/ 4 波片变成圆偏振光, 使得2 个偏振分量( 0 光和e 光) 在进入电光晶体之前产生??/ 2 的位相差，让调制器工作在线性区。 在激光通过电光晶体的同时, 给电光晶体加一个外加电压, 此电压就是需要传输的声音信号。 当给电光晶体加上电压后, 晶体的折射率及其他光学性能发生变化,改变了光波 的偏振状态, 因此圆偏振光变成了椭圆偏振光, 再经过检偏器又成为线偏振光, 光强被调制。 此时的光波载有声音信息并在自由空间传播, 在接收地用光电探测器接收被调制的光信号, 之后进行电路转换, 将光信号转换成电信号, 用解调器将声音信号还原, 最终完成声音信号的光传输。 电光调制：将电信号转化成光信号 调制电路 图中P1, P2 分别为起偏振器和检偏振器, 两者的透光轴相互垂直, P1 的透光轴平行于晶体的x 主轴, P2 的透光轴平行于晶体的y 主轴, 并在P1, P2 间插入1/ 4 波片。 光信号耦合：将光信号耦合进光纤 耦合入光纤 图中F即为长焦透镜焦点也是短焦透镜焦点。经过调制的光通过长短焦耦合透镜组使输出激光的光斑半径变小，能够进入到传输光纤之中。若长焦透镜焦距为F，短焦透镜焦距为f，输入光斑半径为R，传输光纤半径为d。则R*f/Fd达到耦合要求。 用户端解调：将光信号解调为电信号 用户端解调 用户解调时用放置顺序相反的耦合透镜组将激光还原，在接收地用光电探测器接收被调制的光信号, 之后进行电路转换, 将光信号转换成电信号, 用解调器将信号还原, 最终完成信号的光传输。 折射率椭球与电光调制原理 KDP晶体，四方晶系 2m点群，晶格常量 ，原晶胞数2，中级晶族，单轴晶体。 KDP电光系数矩阵 施加外电场E，E平行于光轴时，椭圆的圆截面变成了椭圆截面，折射率椭球由旋转椭球变成了一般椭球，KDP晶体由单轴晶体变成了双轴晶体。 折射率椭球方程由1变成了2： 1： 其中： 2： 因为 ，所以光在 方向传播的速度比 方向上大， 因此称 轴为快轴， 轴为慢轴。 电光效应：外加电场引起折射率的变化，折射率变化引起光波在晶体中传播状况的变化，改变传播光的幅度，频率，偏振态，传播方向等。 电光相位延迟：在 ， 方向相速度不同，出现快轴，慢轴，两偏振光之间产生了相位差，这个相位差是由外加电场引起的，称作电光延迟。相位差 上式中V是光波沿z方向的电位降。当 时偏振光相对入射光旋转 ，电压 称为半波电压。此时 纵向电光调制：光沿z轴传播，外加电场沿z轴方向。 调制过程：入射光先经过一个平行于x方向的起偏器，使光束沿x方向起振，这样射到晶体表面的光就是沿x轴的线偏光，晶体电光效应折射率主轴为 ， ，他们与x,y轴成 ，光经过长L的晶体后有相位迟 ，又经过 一个波片，产生固定的的相位延迟 ，总相位延迟为 ，再放置一个与起偏器正交的检偏器，于是，出射光束成为纵向电压V的函数。出射光强 与入射光强 之比： * 长焦透镜 短焦透镜 传输光纤 F 光电接收器 转换电路 解调器 *