第四章光波导调制器ppt课件.ppt

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1、第四章 光波导调制器,第四章 光波导调制器,实现光调制有两种方式:一种方式是用调制信号直接控制激光器的振荡参数,使输出光的特性随信号而改变,称为内调制.另一种方式是调制信号作用于激光腔外面的调制器,产生某种物理效应(电光,磁光,声光,热光),使通过调制器的激光束某一参量随信号而改变,称为外调制.,一 光波调制的基本概念,光波作为信息的载体,具有振幅,频率,相位和偏振等参数.利用电信号连续地改变载波参数,都可实现光波调制.根据调制参数,可分为振幅调制,强度调制,频率调制,相位调制,和偏振调制.,一 光波调制的基本概念-相位调制,光波的相位经信号调制后，称为调制波。,调制波的瞬时场可表示为:,例如

2、:,一 光波调制的基本概念-相位调制,在一定条件下，可以利用两个调相波构成偏振调制。假定两个同频率的光载波传播方向，偏振方向相互垂直.则两个调相波分别为:,一 光波调制的基本概念-偏振调制,一 光波调制的基本概念-偏振调制,一 光波调制的基本概念-偏振调制,设两个光波的场强振幅矢量为A1 A2 则在A1垂直于A2情形下,两个调相波通过一个偏振轴与A1或A2成某一角度的偏振器,产生干涉,或者,在A1平行于A2情形下,两个调相波在调制器输出处相互干涉,那么就可以得到强度调制.,一 光波调制的基本概念-强度调制,衡量调制器性能优劣的质量指标主要是最大调制深度/最高调制频率/调制带宽/单位带宽的驱动功

3、率等.调制深度:,一 光波调制的基本概念-调制器的质量指标,最大调制深度:,一 光波调制的基本概念-调制器的质量指标,调制带宽:调制带宽定义为:调制深度降到最大值的一半所对应的两个调制频率之差.记作:,一 光波调制的基本概念-调制器的质量指标,调制带宽是标志载波能够携带信息量的重要参数,最高调制频率fsm是指中心调制频率的最大值.对于电光调制器:它由光波通过调制器的渡越时间决定.声光调制器:是受电声换能器的频率特性限制的.,一 光波调制的基本概念-调制器的质量指标,单位带宽的驱动功率 把一定容量的信息加在载波上,必消耗一定的功率.强度调制器的功耗用:单位带宽的驱动功率,一 光波调制的基本概念-

4、调制器的质量指标,相位调制器的功耗用:,插入损耗:,一 光波调制的基本概念-调制器的质量指标,二.晶体中的光波,实现光调制常利用电光效应,磁光效应,声光效应,其根本都是使被调制材料的电容率受到电场,磁场和声波场等外场的作用而发生变化,以实现光波的强度调制,束偏转和光开关等功能.,二.晶体中的光波-晶体中的电容率张量,在主轴坐标系下:,各向同性晶体:,二.晶体中的光波-晶体中的电容率张量,单轴晶体:,双轴晶体:,对于晶体而言,三斜晶系,单斜晶系和正交晶系的晶体是双轴晶体,其三个主轴折射率不相等,三角晶系,四角晶系和六角晶系的晶体是单轴晶体,其两个主轴折射率相等.,二.晶体中的光波-晶体中的电容率

5、张量,二.晶体中的光波-晶体中的平面电磁波,二.晶体中的光波-折射率椭球,单轴晶体:,电光效应:外加电场引起晶体折射率的变化,从而影响光波在晶体中的传播特性.折射率与电场成比例的变化-线形电光效应(泡克耳斯效应)折射率与电场的平方成比例的变化-二次方电光效应(克尔效应),三.晶体的电光效应,三.晶体的电光效应,晶体外加电场时,折射率椭球方程可写成:,三.晶体中的光波-晶体的电光效应,例如 LiNbo3 铌酸锂是一种单轴晶体,它的光轴是Z轴,无外场时,折射率椭球为:,外加电场作用后,折射率椭球变形,可求得：,三.晶体中的光波-晶体的电光效应,折射率椭球方程：,三.晶体中的光波-晶体的电光效应,例如:电场沿z轴时,折射率椭球方程为:,三.晶体中的光波-晶体的电光效应,