7-2激光调制和偏转.ppt

7.5.1 激光调制的基本概念;调制光波的参量;1. 振 幅 调 制;2. 频 率 调 制 和 相 位 调 制;频率调制和相位调制都是调角度;3. 强 度 调 制;4. 脉 冲 调 制;脉冲编码调制（采样、量化、编码）;1. 光在晶体中的传播;由电磁场方程;选择坐标系为晶体的主介电坐标系，则张量非对角元素为零： ;——确定两个允许传输波的偏振方向及其相速度。;—单轴晶体折射率椭球 ;——单轴晶体折射率椭球特性;（c）当ki 与光轴夹角为? 时，通过原点O垂直于ki 的平面与椭球的截面为一椭圆，其长、短轴为允许的偏振方向，对应于两种本征光波： 寻常光：偏振方向与SOZ平面垂直，折射率及相速与? 无关，D、E方向一致，折射率no称寻常折射率 非常光：偏振方向在SOZ平面内， 折射率ne(? ) 满足方程：;单轴晶体k-z平面与折射率面的交线：表示折射率随传播方向的变化;2.电光效应;（1）泡克尔斯(Pockels)效应 与克尔(Kerr)效应 ;（2） KDP晶体的线性电光效应;（a） 外加电场平行于光轴（Z轴）：; 结论： (1)施加外场E3后，椭球的xoy截面由圆变为椭圆，折射率椭球由旋转椭球面变为一般椭球面，KDP由单轴晶体变为双轴晶体。;（b） 外加电场垂直于光轴;（3）电光相位延迟 以外加电场平行于光轴（Z轴）的KDP晶体为例，光波沿z方向传播距离l后，两偏振光之间的相位差为 ;当相位延迟Γ＝０时，光场为x方向偏振的线偏振光，当Γ＝π/2时，光场为圆偏振光，当Γ＝π时，光场又变成沿y方向偏振的线偏振光。 与Γ＝π对应的偏振光相对入射光旋转了90°，其相应的电压称为半波电压 晶体的电光系数越大，相应半波电压越低 . 通过测量半波电压可以计算出相应的电光系数。 ;部分晶体的 和;3. 电光强度调制;（1）电光强度调制装置由两块交叉偏振片及其间放置的一块单轴电光晶体组成。偏振片的通振动方向分别与x、y轴平行。 ;投影之和为：;（4）如外加信号电压为正弦电压， ，则输出光强近似为正弦形，实现无失真调制。 ;使用电光调制器的光通信线路 ;;横向电光调制可降低半波电压，用两块晶体可消除自然双折射，但结构较复杂。;4 电光相位调制;式中， 为相位调制度 ;5. ??导电光调制器;（1）M-Z干涉仪强度调制器;电信号加到如图所示的电极上，来自激光器的连续光波输入到调制器的左端，然后被均匀地分配到光波导的两个臂中，两光路长度相等。由于电光效应，其折射率及到达输出端的光程差和位相随外加电压的变化而变化，在时间上发生延迟。两束光到达输出端后，经3 dB光耦合器耦合在一起由一路光纤输出。 ;外加电场作用下光波产生的相位变化为 式中L为调制区间长度。;(2)定向耦合器型光波导调制器;7.5.3 声光调制;（2） 喇曼－奈斯衍射;（3） 声光布喇格衍射;2. 声光调制器;胞萄枣清淀括填陷戊胃吝臣默泞犊弹囤炎挽拜子簇塔惊穷蚤夯懒仪半纷祈7-2激光调制和偏转7-2激光调制和偏转;3. 声光调制;（2）布喇格型 ;3.声光波导调制器;7.5.4 磁光调制;（2）法拉第效应 法拉第在1845年发现：当一束平面偏振光通过磁场作用下的某些物质时，其偏振面受到正比于外加磁场平行于传播方向分量的作用而发生偏转。这种现象称为法拉第效应。 ;天然旋光效应与法拉第磁光效应的本质区别： ;2 磁光调制;7.5.5 直接调制;1. 模拟调制;2. 数字式调制;光发送机框图;（1）预失真处理。为抑制频率啁啾影响，需采用整形电路对标准二元电信号做预失真处理。输入数据的一路到右管的基极，另一路经过延迟线再到左管的基极，两管导通的时延差取决于延迟线的长度。整形后的二元信号是两个先后脉冲电平的叠加，它们的重叠部分构成了整形信号的顶部，无重叠部分构成了整形信号的两个肩。调整延迟线的长度可调整顶部位置，调整电阻W可改变肩部的高度。; 整形电路的作用是使数据的顶部预失真变窄，一方面可以降低注入载流子的变化速率，另一方面较窄的调制脉冲可以补偿啁啾效应造成的光脉冲的动态展宽，有利于高速率下的应用。;LD的开通延迟; 码间图案相关效应：第一个1码过去后，虽然驱动电流已为0，但LD有源区内的注入载流子并未完全消失，接着再来一个1码，相当于在残存的非平衡载流子之上叠加新的载流子，造成第二个脉冲的宽度和幅度都大于前一个光脉冲。输入脉冲为连0后，光脉冲才能恢复正常波形。这种效应在非平衡载流子寿命接近调制脉冲系列的时隙宽度时更加明显。 因此，偏置电流一定要加得适当。; 单纵模LD在直流偏置小于阈值时表现为显著啁啾效应；而直流偏置远大于阈值时啁