第四章光波導調制器第一頁，共33頁。第四章光波導調制器實現光調制有兩種方式:一種方式是用調制信號直接控制激光器的振蕩參數,使輸出光的特性隨信號而改變,稱為內調制.另一種方式是調制信號作用于激光腔外面的調制器,產生某種物理效應(電光,磁光,聲光,熱光),使通過調制器的激光束某一參量隨信號而改變,稱為外調制.第二頁，共33頁。一光波調制的基本概念光波作為信息的載體,具有振幅,頻率,相位和偏振等參數.利用電信號連續(xù)地改變載波參數,都可實現光波調制.根據調制參數,可分為振幅調制,強度調制,頻率調制,相位調制,和偏振調制.第三頁，共33頁。一光波調制的基本概念--相位調制光波的相位經信號調制后，稱為調制波。調制波的瞬時場可表示為:

第四頁，共33頁。例如:

一光波調制的基本概念--相位調制第五頁，共33頁。在一定條件下，可以利用兩個調相波構成偏振調制。假定兩個同頻率的光載波傳播方向，偏振方向相互垂直.則兩個調相波分別為:一光波調制的基本概念--偏振調制

第六頁，共33頁。一光波調制的基本概念--偏振調制

第七頁，共33頁。一光波調制的基本概念--偏振調制

第八頁，共33頁。設兩個光波的場強振幅矢量為A1A2則在A1垂直于A2情形下,兩個調相波通過一個偏振軸與A1或A2成某一角度的偏振器,產生干涉,或者,在A1平行于A2情形下,兩個調相波在調制器輸出處相互干涉,那么就可以得到強度調制.一光波調制的基本概念--強度調制

第九頁，共33頁。衡量調制器性能優(yōu)劣的質量指標主要是最大調制深度/最高調制頻率/調制帶寬/單位帶寬的驅動功率等.調制深度:

一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

第十頁，共33頁。最大調制深度:一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

第十一頁，共33頁。

調制帶寬:調制帶寬定義為:調制深度降到最大值的一半所對應的兩個調制頻率之差.記作:一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

調制帶寬是標志載波能夠攜帶信息量的重要參數

第十二頁，共33頁。最高調制頻率fsm是指中心調制頻率的最大值.對于電光調制器:它由光波通過調制器的渡越時間決定.聲光調制器:是受電聲換能器的頻率特性限制的.一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

第十三頁，共33頁。單位帶寬的驅動功率把一定容量的信息加在載波上,必消耗一定的功率.強度調制器的功耗用:單位帶寬的驅動功率一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

相位調制器的功耗用:第十四頁，共33頁。插入損耗:一光波調制的基本概念--調制器的質量指標

第十五頁，共33頁。二.晶體中的光波

實現光調制常利用電光效應,磁光效應,聲光效應,其根本都是使被調制材料的電容率受到電場,磁場和聲波場等外場的作用而發(fā)生變化,以實現光波的強度調制,束偏轉和光開關等功能.第十六頁，共33頁。二.晶體中的光波--晶體中的電容率張量在主軸坐標系下:第十七頁，共33頁。各向同性晶體:

二.晶體中的光波--晶體中的電容率張量單軸晶體:

雙軸晶體:

第十八頁，共33頁。對于晶體而言,三斜晶系,單斜晶系和正交晶系的晶體是雙軸晶體,其三個主軸折射率不相等

三角晶系,四角晶系和六角晶系的晶體是單軸晶體,其兩個主軸折射率相等.

二.晶體中的光波--晶體中的電容率張量第十九頁，共33頁。二.晶體中的光波--晶體中的平面電磁波第二十頁，共33頁。二.晶體中的光波--折射率橢球

單軸晶體:

第二十一頁，共33頁。電光效應:外加電場引起晶體折射率的變化,從而影響光波在晶體中的傳播特性.折射率與電場成比例的變化----線形電光效應(泡克耳斯效應)折射率與電場的平方成比例的變化-----二次方電光效應(克爾效應)

三.晶體的電光效應

第二十二頁，共33頁。三.晶體的電光效應

晶體外加電場時,折射率橢球方程可寫成:第二十三頁，共33頁。三.晶體中的光波--晶體的電光效應

第二十四頁，共33頁。例如LiNbo3

鈮酸鋰是一種單軸晶體,它的光軸是Z軸,無外場時,折射率橢球為:

外加電場作用后,折射率橢球變形,可求得：

三.晶體中的光波--晶體的電光效應

第二十五頁，共33頁。折射率橢球方程：三.晶體中的光波--晶體的電光效應

例如:電場沿z軸時

折射率橢球方程為:

第二十六頁，共33頁。三.晶體中