光信號調制特性分析.docx

1、光信號調制特性分析4電光調制特性錯誤!未找到引用源。4.1電光效應：當晶體受電壓作用時，晶體的折射率會發(fā)生變化，引起通過晶體的光波特性發(fā)生變化，稱晶體的電光效應。當晶體的折射率與外加電場幅度成線性變化時，稱為線性電光效應，即普科爾效應。當晶體的折射率與外加電場幅度的平方成比例變化時，稱為非線性電光效應，即克爾效應。電光調制器主要利用晶體的普科爾效應。4.2電光調幅:用來調節(jié)調制器的偏置位置。電）U休（平宥牌軸）2】'糊相位延遲n時所需要的電壓為VJI,當調制電壓為: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電光調相：外加電場不改變傳輸光的偏振態(tài)，而只改變光的相位。相位調制因子與所加電壓成正比。起偏振器.rw5聲光調制5.1聲光效應：超聲波是縱向波，它在聲光介質中傳輸時會引起介質密度發(fā)生交替的變化，使介質的折射率發(fā)生相應變化。光波通過此介質時，光的強度、頻率等均隨超聲場變化，稱聲光效應。受超聲波作用的晶體相當于一個衍射光柵，光柵的條紋間隔等于聲波波長。5.2聲光調制器：主要組成：聲光介質、電聲換能器、驅動電源、吸聲（或反射）裝置、耦合介質。工作原理：調制電信號通過換能器轉換為超聲波，使聲光介質的折射率產生隨時

3、間交替變化，平行光通過它時，聲致光衍射使出射光具有隨時間周期變化的光程差，即調制光波。電極引線電聲換能器電聲換能器耦合介質I聲光介質5磁光調制5.1磁光效應：在磁場作用下，光波的偏振方向發(fā)生偏轉的現(xiàn)象。5.2磁光調制：平行于光波傳播的磁場B,光波電場的偏振方向旋轉角度與B及材料長度成正比。5.3光盤寫入原理：信息的寫入：用大功率激光照射存儲單元，使其溫度升高到該單元的原有磁場消失，讓它在要寫入信號產生的磁場中冷卻，則該單元的磁場方向將與外磁場一致并保存5.4信號的讀出：用小功率激光照射存儲介質，經(jīng)透射或反射的光的偏振面發(fā)生旋轉，轉動的方向取決于該單元的磁場方向，即寫入時的外磁場方向。半導體激光

4、器準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換光盤參考文獻1宋菲君.書名近代光學信息處理.北京:北京大學出版社，1999；167-169.2趙達尊，張懷玉.空間光調制器M.北京：北京理工大學出版社，19923陳家璧，蘇顯渝.光學信息技術及原理M.北京：高等教育出版社.4王兆安，黃俊.電力電子技術M.北京：機械工業(yè)出版社.5吳強，郭光燦：.光學M.高等教育出版社.6謝毅，現(xiàn)代光通信測試技術發(fā)展動態(tài)A;2001年電子測量新技術報告會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;光學學報;2006年10期.8陳良堯;光通信在中國N;中國計算機報

5、;2000年.9蔣麗娟;朱道偉；無纖光通信技術及其應用A;全國第十次光纖通信暨第十一屆集成光學學術會議(0FCI0'2001)論文集C;2001年.10嚴劍鋒;光通信測試儀器進展迅速N;人民郵電;2009年.11光調制技術及器件J；中國光學與應用光學文摘；1997年03期.12翁文泉;陳息良；電光調制器的偏壓自動控制J;應用激光；1981年05期.致.謝摘要近幾十年來，光信號技術以其未有的獨有的一系列有點給人們帶來了前所優(yōu)質通信手段。在經(jīng)歷了一個蓬勃發(fā)展的階段之后，通信技術的高速發(fā)展再一次刺激了光信號技術的發(fā)展。而光信號的調制技術是應對這些新要求的一個重要手段。根據(jù)不同的情況，合理的選

6、擇不同的調制方式則能有效的解決當前的技術難題，將光信號技術推向一個新的階段。本文圍繞調制的四種類型進行分析其特點進行研究。關鍵詞：光信號、光調制、電光調制、聲光調制、磁光調制錯誤!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光調制的基本概念12. 1光調制12.2調制的目的22.3光調制的分類22.3.1內調制22.3.2外調制33模擬信號光調制特性33. 1理論描述43.2調制曲線分析44電光調制特性44. 1電光效應54.2電光調幅54.3電光調相55聲光調制特性65. 1聲光效應65.2聲光調制器66磁光調制特性76. 1磁光效應76.2磁光調制86.3

9、光盤寫入原理96.4信號的讀出10參考文獻11致謝121引言怎么有效的獲取光信號是近年來一直為人們研究的重要課題，目前光信號的通信技術己經(jīng)大大提高了，而怎么能夠更有效的傳輸光信號變成了重要的因素，把光信號進行調制后進行傳輸無疑是光信號歷史的一大進步，本文對光信號調制的幾種類型進行分析。2光信號調制基本概念2.1光調制通過改變光波的振幅、強度、相位、頻率或偏振等參數(shù)，使傳播的光波攜帶信息的過程。2.2光調制目的對所需處理的信號或被傳輸?shù)男畔⒆髂撤N形式的變換，使之便于處理、傳輸和檢測。2.3光調制分類按調制位置是在光源內發(fā)生還是在光源外進行分為內調制和外調制,按調制元件應用的物理效應分為電光調制、

10、聲光調制、磁光調制；按調制的形式分模擬調制、數(shù)字調制和脈沖調制。2.3.1內調制：將要傳輸?shù)男盘栔苯蛹虞d于光源，改變光源的輸出特性來實現(xiàn)調制；其中最簡單的是對半導體激光器的驅動電源用調制信號直接控制，實現(xiàn)對所發(fā)射激光的強度的調制。另一方法是把調制元件（如電光、聲光晶片）放在激光器的諧振腔內，用要傳輸?shù)男盘柨刂圃撜{制元件物理性質的變化，改變光腔參數(shù)，實現(xiàn)調制激光輸出。2.3.2外調制：在光源外的光路上放置調制器，將要傳輸?shù)男盘柤虞d于調制器上，當光通過調制器時，透過光的物理性質將發(fā)生改變，實現(xiàn)信號的調制。2.3.3模擬調制：信號連續(xù)改變載波的強度、頻率、相位或偏振。特點是在任何時刻信號的幅度與波參

11、數(shù)的幅度之間對應。凝n|p41iu時間時間2.3.4脈沖調制：對信號的幅度按一定規(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時囪2.3.5對信號的幅度按一定規(guī)律間隔取樣，以編碼的形式轉變?yōu)槊}沖序列。載波脈沖在時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制編碼形式。3模擬信號調制特性3.1理論描述：在目前的光調制方式中，使用最為廣泛的調制發(fā)生就是所謂的光“強度調制方式”。也即，在強度調制方式下，己調制的光信號強度中的變化與輸入的調制信號的變化相同。如果要用嚴格地表示，則只能使用

12、光電場或光磁場來描述了。原因在于，光信號最終還是由電場和磁場構成的。這里，我們用光電場來描述已調制的光信號隨時間的變化規(guī)律：eT(t)=Aml+x(t)l/2cos(co乙+4)在上式中：ejt)表示在發(fā)送端已調信號的光電場隨時間的變化規(guī)律；Aml+x(t)1/2為光載波信號的包絡(注意：其中含有輸入調制信號的信息。因此，在接收端我們實際是從這部分信號恢復出我們的有用信號的)；x(t)為調制信號(即需要傳輸?shù)挠杏眯畔?；3。為光載波信號的角頻率(對應的匚即為光載波信號頻率)；t為時間變量；6為隨機相位。在接收端，通過包絡檢測器(PIN/APD)和低通濾波器就可以恢復出x(t)了。包絡檢測器PI

13、N/APD是光電二極管，因此它們都屬于非線性器件。假設包絡檢測器的輸入輸出滿足如下的典型關系：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信號的光電場。通過包絡檢測器，從a2eR2(t)分量中就可以得到含有x(t)的信號，即包絡檢測器輸出的信號電流中就包含了直流信號、x(t)信息以及其他高頻的信號(當然也含有交調失真信號)。通過隔直流電路(最簡單的就是一個電容)和低通濾波器(最高工作頻率就是x(t)的頻率)，就可以恢復出原來的發(fā)送信號了。3.2調制曲線描述在下圖中，包括了LED(光源)的P-I特性曲線(調制電流與LED輸出光功率的變化曲線)、已調信號功率P(t)與時間的變化曲線以及輸入調制信號電流i(t)(x(t)的電流表示形式)隨時間的變化曲線。在圖中，Im、玲分別表示LED的直流偏置電流、不失真最小調制電流及不失真最大調制電流，其中Ib=(hin+Imax)/2o模擬信號的類型非常多，例如正弦信號、PAM(脈