光束调制原理讲述案例.pptxVIP

第1页/共37页光束调制原理讲述案例第2页/共37页激光化电子化光源调制传输波导化第3页/共37页本讲主要内容一、基本概念二、振幅调制三、角度调制四、强度调制五、脉冲调制第4页/共37页31一、基本概念 激光是一种频率更高的电磁波，它具有单色性好、 光发散角小、时间和空间相干性好等优点，因而象以往电磁波（收音机、电视等）一样可以用来作为传递信息的载波。 由激光“携带”的信息(包括语言、文字、图像、符号等)通过一定的传输通道(大气、光纤等)送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。这种将信息加载于激光的过程称之为调制。第5页/共37页30一、基本概念 完成这一过程的装置称为调制器(Modulator）。其中激光称为载波；起控制作用的低频信息称为调制信号（需要调制的信息需转化为电信号）。第6页/共37页29一、基本概念激光光波的电场强度是：调制器与激光器的相对关系可分为：内调制和外调制第7页/共37页28一、基本概念内调制 指加载调制信号是在激光振荡过程中进行的，即以调制信号去改变激光器的振荡参数，从而改变激光输出特性以实现调制。光发调制（内调制）第8页/共37页27一、基本概念内调制优 点：调制效率高。缺 点： a.由于调制器放在腔内，等于增加腔内的损耗,降低了输出功率。 b.调制器带宽受到谐振腔通带的限制 第9页/共37页26电信号输入光纤激光源调制器光信号输出驱动和控制一、基本概念外调制 指激光形成之后，在激光器外的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理特性，当激光通过调制器时，就会使光波的某参量受到调制。第10页/共37页25一、基本概念外调制优 点： a.使用方便，不影响激光器的输出功率； b.调制器的带宽不受谐振腔通带的限制； c.比内调的调制速率高（约一个数量级）。缺 点： 调制效率低。 激光调制按其调制的性质可以分为调幅、调频、调相及调强等。 第11页/共37页24二、振幅调制振幅调制就是载波的振幅随着调制信号的规律而变化的振荡，简称调幅。设激光载波的电场强度如：如果调制信号是一个时间的余弦函数，即： Am 和 ωm 分别是调制信号的振幅和角频率。当进行光振幅调制时，激光振幅 Ac 不再是常量，而是与调制信号成正比。第12页/共37页23二、振幅调制其调幅波的表达式为：利用三角公式：得：称为调幅比例系数。第13页/共37页22二、振幅调制知识延展调制系数：振幅的最大增量与振幅的平均值之比。振幅的最大值振幅的最小值振幅的最大增量第14页/共37页21二、振幅调制知识延展调制系数：振幅的最大增量与振幅的平均值之比。振幅的最大值振幅的最小值振幅的最大增量m主要由k，Am决定(振幅比例系数k和调制信号的振幅Am)第15页/共37页20二、振幅调制知识延展调制系数：振幅的最大增量与振幅的平均值之比。对调制系数m的要求： m1，保证调制信号在传输过程中不畸变。 m≥1时，使调制信号失真。第16页/共37页19二、振幅调制第17页/共37页18二、振幅调制调幅波的频谱是由三个频率成分组成的。第一项是载频分量；第二、三项是因调制而产生的新分量，称为边频分量 。调幅波频谱第18页/共37页17三、角度调制 调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号的变化规律而改变的振荡。因为这两种调制波都表现为总相角? (t) 的变化，因此统称为角度调制。Ａ、对于调频而言ωc 不再是常数，而是随调制信号而变化，即：第19页/共37页16 称为调频系数，kf 称为比例系数。三、角度调制若调制信号是余弦函数，则调频波总相角为：则调制波的表达式为：第20页/共37页15　不再是常数，而是随调制信号而变化，即： 称为调相系数。三、角度调制Ｂ、对于调相而言，则调相波的表达式为：第21页/共37页14三、角度调制由于调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此统一的形式 利用进一步得到：第22页/共37页13三、角度调制将式中两项按贝塞尔函数展开：知道调制系数m，就可从贝塞尔函数表查得各阶贝塞尔函数的值。第23页/共37页12三、角度调制再利用三角函数关系式：可得：第24页/共37页11 在单频正弦波调制时，其角度调制波的频谱是由光载频与在它两边对称分布的无穷多对边频所组成的。各边频之间的频率间隔是, 各边频幅度的大小 由贝塞尔函数决定。三、角度调制第25页/共37页100.770.440.110.02角度调制波的频谱图 三、角度调制例题：如m=1时，角度调制波的频谱 若调制信号不是单频正弦波, 则其频谱将更加复杂。另外，当角度调制系数较小（即m1）时，其频谱与调幅波有着相同的形式。第26页/共37页9四、强度调制 强度调制是光载波的强度(光强)随调制信号规律而变化的激光振荡。激光调制通常多采用强度调制形式，这是因为接收器(探测器)一般