光电子学实验指导书_23292.doc

《光电子学》 实验指导书 何 宁 编 桂林电子科技大学 2013年4月 前 言 在现代通信系统中，利用光电子技术实现无线通信，保证通信的有效性是未来通信领域的一门新兴技术和发展方向。二十世纪下半叶，半导体的研究导出了微电子集成电路，同时也制造出了光电器件，它们对信息技术和计算机技术产生了极大的影响，由于微电子技术在向“微”方向的发展上不久将接近极限，而光电子技术还会继续向纵深发展，其应用面将会进一步扩大。 由于光通信具有波束隐蔽、接收天线小、通信速率高、抗电磁干扰和必威体育官网网址性强等优点，1960年激光出现以来，激光技术以其强大的生命力推动着光电子技术的发展，它在民用、医疗和军事方面都得到广泛应用，激光探潜、激光雷达、激光成像、激光测距、激光跟踪、激光制导等技术不断涌现，尤其近几年开展的大气光通信和水下光通信都有较好的实际应用，可以说二十一世纪是光电子技术的时代。 由于光电子技术是一门内容广泛的技术科学，而实验是课堂教学的延伸，通过基本实验可加深对课堂内容的理解，提高同学们的系统概念和实际操作能力，为日后工作和科学研究打下良好的基础。 光束调制 实验目的 理解电光转换的机理，了解内调制和外调制的实现方法。 掌握光束的衍射角的定义和计算。 熟悉常用电光器件和光测试设备的使用。 实验内容及要求 完成光束的直接光强度调制和声光调制。 测试声光调制器的插入损耗和衍射角。 实验原理及步骤 激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，并与无线电波相似。按其工作波长的不同可分为红激光（632nm）、绿激光（532nm）、蓝激光（473nm）三种，将信息加载于激光（载波）的过程称为调制，起控制作用的低频信息称为调制信号。 光波的电场强度为 应用某种物理方法改变光波的振幅（）、频率（）、相位()、强度和偏振等参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么激光束就受到了信号的调制。 根据调制器与激光器的关系，激光束调制的方法可分为内调制（直接调制）和外调制（间接调制）两种。内调制是指加载信号是在激光振荡过程中进行的，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性以实现调制，主要用于光通信的注入式半导体光源中。外调制是指激光形成后，在激光器的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理性能，当激光束通过调制器时，使光波的某个参量受到调制。 直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源，从而获得调制光信号。根据调制信号的不同类型，直接调制可分为模拟调制和数字调制两种，它们都是对光源进行直接强度调制，调制后的输出光功率是随调制信号而变化的。 声光调制器是由声光介质、电－声换能器、吸声（或反射）装置及驱动电源等组成，声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。当一束光通过变化的声场时，由于光和超声场的互作用，其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光，衍射光的强度随超声波强度的变化而变化，调制信号是以电信号（幅度）形式作用于电－声换能器上，再转换为以电信号形式变化的超声场，当光波通过声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。声光调制器原理如图1，直接强度调制原理如图2， 开关K是连续光和脉冲光的切换开关。 ＋V R 入射光 衍射光 K 声光介质 调制信号 LD 调制信号 图1 声光调制原理 图2 电光调制电路 实验步骤 直接调制（激光器波长为630nm，激光驱动电路板） 开启激光器控制电路，调整光路使连续光打在1米外的光靶上，并测出其光功率。 将连续光切换为脉冲光，由信号源输出调制信号频率为1000Hz的TTL方波信号直接驱动激光器，使它发出断续的激光。 在光靶上观察光斑情况，并改变信号源的频率使其在1Hz～500Hz间变化，同时观察光斑在光靶的变化。 间接调制（激光器波长为532nm，声光调制器） 开启激光器，在光路上离光源20厘米处放置一声光调制器。 调整微调装置，使光束穿过声光调制器的小孔并打在光靶上，测出穿过声光调制器前后的光功率，计算声光调制器的插入损耗。 加入1000Hz的TTL方波调制信号到声光