光信號(hào)調(diào)制特性分析.docx

1、光信號(hào)調(diào)制特性分析4電光調(diào)制特性錯(cuò)誤!未找到引用源。4.1電光效應(yīng)：當(dāng)晶體受電壓作用時(shí)，晶體的折射率會(huì)發(fā)生變化，引起通過(guò)晶體的光波特性發(fā)生變化，稱晶體的電光效應(yīng)。當(dāng)晶體的折射率與外加電場(chǎng)幅度成線性變化時(shí)，稱為線性電光效應(yīng)，即普科爾效應(yīng)。當(dāng)晶體的折射率與外加電場(chǎng)幅度的平方成比例變化時(shí)，稱為非線性電光效應(yīng)，即克爾效應(yīng)。電光調(diào)制器主要利用晶體的普科爾效應(yīng)。4.2電光調(diào)幅:用來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)制器的偏置位置。電）U休（平宥牌軸）2】'糊相位延遲n時(shí)所需要的電壓為VJI,當(dāng)調(diào)制電壓為:v=Vmsin(a)mt)電光晶體（如KPD,磷酸二氫鉀）在外加電壓V,偏振器與雙折射X，和v'成45°

2、角。延遲液晶片產(chǎn)生固定相位差2分之兀，總的相位延遲：t7T12+mIVn階5?階5?4.3電光調(diào)相：外加電場(chǎng)不改變傳輸光的偏振態(tài)，而只改變光的相位。相位調(diào)制因子與所加電壓成正比。起偏振器.rw5聲光調(diào)制5.1聲光效應(yīng)：超聲波是縱向波，它在聲光介質(zhì)中傳輸時(shí)會(huì)引起介質(zhì)密度發(fā)生交替的變化，使介質(zhì)的折射率發(fā)生相應(yīng)變化。光波通過(guò)此介質(zhì)時(shí)，光的強(qiáng)度、頻率等均隨超聲場(chǎng)變化，稱聲光效應(yīng)。受超聲波作用的晶體相當(dāng)于一個(gè)衍射光柵，光柵的條紋間隔等于聲波波長(zhǎng)。5.2聲光調(diào)制器：主要組成：聲光介質(zhì)、電聲換能器、驅(qū)動(dòng)電源、吸聲（或反射）裝置、耦合介質(zhì)。工作原理：調(diào)制電信號(hào)通過(guò)換能器轉(zhuǎn)換為超聲波，使聲光介質(zhì)的折射率產(chǎn)生隨時(shí)

3、間交替變化，平行光通過(guò)它時(shí)，聲致光衍射使出射光具有隨時(shí)間周期變化的光程差，即調(diào)制光波。電極引線電聲換能器電聲換能器耦合介質(zhì)I聲光介質(zhì)5磁光調(diào)制5.1磁光效應(yīng)：在磁場(chǎng)作用下，光波的偏振方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。5.2磁光調(diào)制：平行于光波傳播的磁場(chǎng)B,光波電場(chǎng)的偏振方向旋轉(zhuǎn)角度與B及材料長(zhǎng)度成正比。5.3光盤寫入原理：信息的寫入：用大功率激光照射存儲(chǔ)單元，使其溫度升高到該單元的原有磁場(chǎng)消失，讓它在要寫入信號(hào)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中冷卻，則該單元的磁場(chǎng)方向?qū)⑴c外磁場(chǎng)一致并保存5.4信號(hào)的讀出：用小功率激光照射存儲(chǔ)介質(zhì)，經(jīng)透射或反射的光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)的方向取決于該單元的磁場(chǎng)方向，即寫入時(shí)的外磁場(chǎng)方向。半導(dǎo)體激光

4、器準(zhǔn)直透鏡起偏器二一聚焦透鏡聚焦透鏡分束器檢偏器光電轉(zhuǎn)換光盤參考文獻(xiàn)1宋菲君.書名近代光學(xué)信息處理.北京:北京大學(xué)出版社，1999；167-169.2趙達(dá)尊，張懷玉.空間光調(diào)制器M.北京：北京理工大學(xué)出版社，19923陳家璧，蘇顯渝.光學(xué)信息技術(shù)及原理M.北京：高等教育出版社.4王兆安，黃俊.電力電子技術(shù)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社.5吳強(qiáng)，郭光燦：.光學(xué)M.高等教育出版社.6謝毅，現(xiàn)代光通信測(cè)試技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)A;2001年電子測(cè)量新技術(shù)報(bào)告會(huì)C;2001年.7葉青;劉峰;瞿榮輝;方祖捷；一種基于光纖光柵的毫米波副載波光纖通信方案J;光學(xué)學(xué)報(bào);2006年10期.8陳良堯;光通信在中國(guó)N;中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)

5、;2000年.9蔣麗娟;朱道偉；無(wú)纖光通信技術(shù)及其應(yīng)用A;全國(guó)第十次光纖通信暨第十一屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議(0FCI0'2001)論文集C;2001年.10嚴(yán)劍鋒;光通信測(cè)試儀器進(jìn)展迅速N;人民郵電;2009年.11光調(diào)制技術(shù)及器件J；中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘；1997年03期.12翁文泉;陳息良；電光調(diào)制器的偏壓自動(dòng)控制J;應(yīng)用激光；1981年05期.致.謝摘要近幾十年來(lái)，光信號(hào)技術(shù)以其未有的獨(dú)有的一系列有點(diǎn)給人們帶來(lái)了前所優(yōu)質(zhì)通信手段。在經(jīng)歷了一個(gè)蓬勃發(fā)展的階段之后，通信技術(shù)的高速發(fā)展再一次刺激了光信號(hào)技術(shù)的發(fā)展。而光信號(hào)的調(diào)制技術(shù)是應(yīng)對(duì)這些新要求的一個(gè)重要手段。根據(jù)不同的情況，合理的選

6、擇不同的調(diào)制方式則能有效的解決當(dāng)前的技術(shù)難題，將光信號(hào)技術(shù)推向一個(gè)新的階段。本文圍繞調(diào)制的四種類型進(jìn)行分析其特點(diǎn)進(jìn)行研究。關(guān)鍵詞：光信號(hào)、光調(diào)制、電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制錯(cuò)誤!未找到引用源。AbstractInrecentdecades,opticalsignaltechnologywithitsunprecedenteduniqueseriesofhavealittlebringshighqualitycommunicationsbefore.Afterastageofvigorousdevelopment,therapiddevelopmentofmoderncommunication

7、technologyonceagaintostimulatethedevelopmentoftheopticalsignaltechnology.Andopticalsignalmodulationtechniqueisanimportantmeanstorespondtothesenewrequirements.Accordingtothedifferentsituation,thereasonablechoiceofdifferentmodulationmodecaneffectivelysolvethetechnicalproblem,thelightsignaltechnologyin

8、toanewstage.KeyWords:opticalsignals,opticalmodulation,electro-opticmodulation,acoustoopticmodulation,magneto-opticmodulation1引言12光調(diào)制的基本概念12. 1光調(diào)制12.2調(diào)制的目的22.3光調(diào)制的分類22.3.1內(nèi)調(diào)制22.3.2外調(diào)制33模擬信號(hào)光調(diào)制特性33. 1理論描述43.2調(diào)制曲線分析44電光調(diào)制特性44. 1電光效應(yīng)54.2電光調(diào)幅54.3電光調(diào)相55聲光調(diào)制特性65. 1聲光效應(yīng)65.2聲光調(diào)制器66磁光調(diào)制特性76. 1磁光效應(yīng)76.2磁光調(diào)制86.3

9、光盤寫入原理96.4信號(hào)的讀出10參考文獻(xiàn)11致謝121引言怎么有效的獲取光信號(hào)是近年來(lái)一直為人們研究的重要課題，目前光信號(hào)的通信技術(shù)己經(jīng)大大提高了，而怎么能夠更有效的傳輸光信號(hào)變成了重要的因素，把光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后進(jìn)行傳輸無(wú)疑是光信號(hào)歷史的一大進(jìn)步，本文對(duì)光信號(hào)調(diào)制的幾種類型進(jìn)行分析。2光信號(hào)調(diào)制基本概念2.1光調(diào)制通過(guò)改變光波的振幅、強(qiáng)度、相位、頻率或偏振等參數(shù)，使傳播的光波攜帶信息的過(guò)程。2.2光調(diào)制目的對(duì)所需處理的信號(hào)或被傳輸?shù)男畔⒆髂撤N形式的變換，使之便于處理、傳輸和檢測(cè)。2.3光調(diào)制分類按調(diào)制位置是在光源內(nèi)發(fā)生還是在光源外進(jìn)行分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制,按調(diào)制元件應(yīng)用的物理效應(yīng)分為電光調(diào)制、

10、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制；按調(diào)制的形式分模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制和脈沖調(diào)制。2.3.1內(nèi)調(diào)制：將要傳輸?shù)男盘?hào)直接加載于光源，改變光源的輸出特性來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)制；其中最簡(jiǎn)單的是對(duì)半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動(dòng)電源用調(diào)制信號(hào)直接控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)所發(fā)射激光的強(qiáng)度的調(diào)制。另一方法是把調(diào)制元件（如電光、聲光晶片）放在激光器的諧振腔內(nèi)，用要傳輸?shù)男盘?hào)控制該調(diào)制元件物理性質(zhì)的變化，改變光腔參數(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制激光輸出。2.3.2外調(diào)制：在光源外的光路上放置調(diào)制器，將要傳輸?shù)男盘?hào)加載于調(diào)制器上，當(dāng)光通過(guò)調(diào)制器時(shí)，透過(guò)光的物理性質(zhì)將發(fā)生改變，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的調(diào)制。2.3.3模擬調(diào)制：信號(hào)連續(xù)改變載波的強(qiáng)度、頻率、相位或偏振。特點(diǎn)是在任何時(shí)刻信號(hào)的幅度與波參

11、數(shù)的幅度之間對(duì)應(yīng)。凝n|p41iu時(shí)間時(shí)間2.3.4脈沖調(diào)制：對(duì)信號(hào)的幅度按一定規(guī)律間隔取樣，用脈沖序列作載波。(<J>沖876543210100(4)011/insI/)T1S4'I(1)1100(4)!O0時(shí)囪2.3.5對(duì)信號(hào)的幅度按一定規(guī)律間隔取樣，以編碼的形式轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖序列。載波脈沖在時(shí)間上的位置是固定的幅度是被量化的。常采用兩電平表示的二進(jìn)制編碼形式。3模擬信號(hào)調(diào)制特性3.1理論描述：在目前的光調(diào)制方式中，使用最為廣泛的調(diào)制發(fā)生就是所謂的光“強(qiáng)度調(diào)制方式”。也即，在強(qiáng)度調(diào)制方式下，己調(diào)制的光信號(hào)強(qiáng)度中的變化與輸入的調(diào)制信號(hào)的變化相同。如果要用嚴(yán)格地表示，則只能使用

12、光電場(chǎng)或光磁場(chǎng)來(lái)描述了。原因在于，光信號(hào)最終還是由電場(chǎng)和磁場(chǎng)構(gòu)成的。這里，我們用光電場(chǎng)來(lái)描述已調(diào)制的光信號(hào)隨時(shí)間的變化規(guī)律：eT(t)=Aml+x(t)l/2cos(co乙+4)在上式中：ejt)表示在發(fā)送端已調(diào)信號(hào)的光電場(chǎng)隨時(shí)間的變化規(guī)律；Aml+x(t)1/2為光載波信號(hào)的包絡(luò)(注意：其中含有輸入調(diào)制信號(hào)的信息。因此，在接收端我們實(shí)際是從這部分信號(hào)恢復(fù)出我們的有用信號(hào)的)；x(t)為調(diào)制信號(hào)(即需要傳輸?shù)挠杏眯畔?；3。為光載波信號(hào)的角頻率(對(duì)應(yīng)的匚即為光載波信號(hào)頻率)；t為時(shí)間變量；6為隨機(jī)相位。在接收端，通過(guò)包絡(luò)檢測(cè)器(PIN/APD)和低通濾波器就可以恢復(fù)出x(t)了。包絡(luò)檢測(cè)器PI

13、N/APD是光電二極管，因此它們都屬于非線性器件。假設(shè)包絡(luò)檢測(cè)器的輸入輸出滿足如下的典型關(guān)系：id(t)=a0+a1eR(t)+a2eR2(t)+a3eR3(t)+在上式中：e.(t)表示在接收端收到的已調(diào)信號(hào)的光電場(chǎng)。通過(guò)包絡(luò)檢測(cè)器，從a2eR2(t)分量中就可以得到含有x(t)的信號(hào)，即包絡(luò)檢測(cè)器輸出的信號(hào)電流中就包含了直流信號(hào)、x(t)信息以及其他高頻的信號(hào)(當(dāng)然也含有交調(diào)失真信號(hào))。通過(guò)隔直流電路(最簡(jiǎn)單的就是一個(gè)電容)和低通濾波器(最高工作頻率就是x(t)的頻率)，就可以恢復(fù)出原來(lái)的發(fā)送信號(hào)了。3.2調(diào)制曲線描述在下圖中，包括了LED(光源)的P-I特性曲線(調(diào)制電流與LED輸出光功率的變化曲線)、已調(diào)信號(hào)功率P(t)與時(shí)間的變化曲線以及輸入調(diào)制信號(hào)電流i(t)(x(t)的電流表示形式)隨時(shí)間的變化曲線。在圖中，Im、玲分別表示LED的直流偏置電流、不失真最小調(diào)制電流及不失真最大調(diào)制電流，其中Ib=(hin+Imax)/2o模擬信號(hào)的類型非常多，例如正弦信號(hào)、PAM(脈