光学信号的调制ppt课件
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V (t)co ts()
(t)0m s in [0 t m fs in (t)]
mf
f
F
--频率调制指数 mf >1 宽带调频 mf <<1窄带调频
29
mf
f
F
--频率调制指数
mf >1 宽带调频 mf <<1窄带调频
例：FM立体声广播
信息 V(t)sin(t)
振幅
( t ) 0 [ 1 m s i n (t ) ]m s i n (t )
20
21
讨论：（2）调幅对频谱的影响
载波 ( t ) 0 [ 1 m V ( t ) ]m s i n (t )
信息 V(t)sin(t)
载波: 91.8MHz
音频: <20kHz 讨论： 调制指数m 对调频波形的影响
例：利用V/F（电压/频率）变换器产生调频光信号
U0－－载波频率
Ui－－调制频率
32
电压/频率变换器工作示意图
调频光信号产生实例
二、 脉冲调制
向，··· ···
光学调制是指改变光载波的一个或者几个特征参数 的过程。
光学调制
一次调制 二次调制
9
例1.卫星遥感农作物产量
－－ 地面植物反射太阳光的光谱，生长状况信息 将信息直接加载到光载波上的调制，称为一次调制
10
例2 光纤通信系统
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
17
1. 振幅调制(AM)
调制波
信息
载波
调幅波
振幅调制：载波的包络变化－－信息18
例.利用调制光测量液体的浓度
载波
信息
思考：如果溶液的
浓度逐步加大，调制 波形？
19
讨论：（1）调制指数m 对调幅波形的影响
载波 ( t ) 0 [ 1 m V ( t ) ]m s i n (t )
光电系统中光学信号变换有着重要的意义，其变换方法 也很多。重点讲述光信号的强度、频率、相位和偏振等 参数的调制。
5
5.1 光信号调制概述
6
光波是信息的载体，通常称为光载波。 1. 载波的特征参数？ 2. 调制：一次调制和二次调制 3. 二次调制的意义
7
1.光载波的特征参数
－－人眼和探测器起作用的是光波的电场强度
判别
电路
输出
－－ 将声音、图像信息加载到光波上
将光载波先人为地调制成随时间或空间变化（按确
定的规律变换载波信号），然后再将被测信息调制
到光载波上，称为二次调制
11
例3：利用调制光测量液体浓度
液体浓度（信息）对光强参数的调制 一次调制
调制盘（确定时间规律）对光强参数的调制为 二次调制
12
二次调制的意义？？？
振幅
( t ) 0 [ 1 m s i n (t ) ]m s i n (t )
(t)0m sin(t) 1 2m m {cos[()t]cos[()t2]2 }
(t)0m sin(t) 1 2m m {cos[()t]cos[()t]}
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
判别
电路
输出
声音、图像 －－加载信息
抑制干扰 －－改善品质
13
5.1 光信号调制的概述 －－小结
光波是信息的载体，通常称为光载波。光学调制是 指改变光载波的一个或者几个特征参数的过程。
光的强度
（辐通量）
I
E
2 0
－－光强是使用最为广 泛的调制参数
2.频率调制(FM)
信息 载波
(a)
频率调制：载波的频率变化－－信息
(b)
28
( t ) 0 m s ( i[ V n ( t ) t ) ]
[V(t)]0 V(t) 当 V(t) 1 0
(t) 0 m sin [ 0 t 0 tV (t)d t]
将信息直接加载到光载波上的调制，称为一次调制
将光载波先人为地调制成随时间或空间变化（按确 定的规律变换载波信号），然后再将被测信息调制 到光载波上，称为二次调制
光电系统中常用的调制大多是二次调制
14
5.2 光信号调制的基本原理
15
以光信号的强度（辐通量）调制为例讨论，适用 于光波的振幅、相位和频率等参数的调制
一、 模拟调制 二、 脉冲调制 三、 编码调制
16
一、模拟调制
－－又称为连续波调制
(t) 0 m sin ( t )
( t ) 0 m [ V ( t ) ] s i n { [ V ( t ) ] t [ V ( t ) ] }
振幅调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
处理的光学信息。
电 路 处 理
探 测 传 输 控 制 计 算 显 示 存 储
电 路 处 理
3
光学信号变换 举例
光纤通信系统
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
判别
电路
输出
光强度调制，··· ···
4
光学信号变换 举例
光机扫描扩大视场 光谱滤波消除背景辐射干扰 色散光栅实现光谱的空间分离 光强度调制，··· ···
E E 0c o s (2v t0)
振幅
频率 相位
光的强度
（辐通量）
I
E
2 0
－－光强是使用最为广 泛的特征参数
特征参数：
－－光强、振幅、频率、相位、
－－偏振方向、传播方
向Biblioteka Baidu··· ···
8
2. 调制：一次调制和二次调制
特征参数： －－光强、振幅、频率、相位、 －－偏振方向、传播方
信号变换－－频率搬移
调幅波频谱
Φ
Φ
m
Φ0
1 2
mΦm
1 2
mΦm
调幅波带宽 B=2F
O
F /2π
f0 - F f0 f0 + F f
信息“频率” 载波“频率”
V(t)sin(t)
23
调幅波频谱：
单一频率调制信号
24
调幅波频谱：
多个频率调制信号
25
振幅调制应用实例
振幅调制应用实例
光电探测与信号处理
第五章 信息的光学变换
1
5.1 光信号调制的概述 5.2 光信号调制的基本原理 5.3 光信号调制的基本方法 5.4 直接探测和相干探测
光学探测系统的基本结构
光 源
光 学 系 统
变 换 对 象
光 学 变 换
光 学 变 换
光 电 器 件
变 换 电 路
光 电 变 换
形成能被光电探测器 接收、便于后续电学
(t)0m s in [0 t m fs in (t)]
mf
f
F
--频率调制指数 mf >1 宽带调频 mf <<1窄带调频
29
mf
f
F
--频率调制指数
mf >1 宽带调频 mf <<1窄带调频
例：FM立体声广播
信息 V(t)sin(t)
振幅
( t ) 0 [ 1 m s i n (t ) ]m s i n (t )
20
21
讨论：（2）调幅对频谱的影响
载波 ( t ) 0 [ 1 m V ( t ) ]m s i n (t )
信息 V(t)sin(t)
载波: 91.8MHz
音频: <20kHz 讨论： 调制指数m 对调频波形的影响
例：利用V/F（电压/频率）变换器产生调频光信号
U0－－载波频率
Ui－－调制频率
32
电压/频率变换器工作示意图
调频光信号产生实例
二、 脉冲调制
向，··· ···
光学调制是指改变光载波的一个或者几个特征参数 的过程。
光学调制
一次调制 二次调制
9
例1.卫星遥感农作物产量
－－ 地面植物反射太阳光的光谱，生长状况信息 将信息直接加载到光载波上的调制，称为一次调制
10
例2 光纤通信系统
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
17
1. 振幅调制(AM)
调制波
信息
载波
调幅波
振幅调制：载波的包络变化－－信息18
例.利用调制光测量液体的浓度
载波
信息
思考：如果溶液的
浓度逐步加大，调制 波形？
19
讨论：（1）调制指数m 对调幅波形的影响
载波 ( t ) 0 [ 1 m V ( t ) ]m s i n (t )
光电系统中光学信号变换有着重要的意义，其变换方法 也很多。重点讲述光信号的强度、频率、相位和偏振等 参数的调制。
5
5.1 光信号调制概述
6
光波是信息的载体，通常称为光载波。 1. 载波的特征参数？ 2. 调制：一次调制和二次调制 3. 二次调制的意义
7
1.光载波的特征参数
－－人眼和探测器起作用的是光波的电场强度
判别
电路
输出
－－ 将声音、图像信息加载到光波上
将光载波先人为地调制成随时间或空间变化（按确
定的规律变换载波信号），然后再将被测信息调制
到光载波上，称为二次调制
11
例3：利用调制光测量液体浓度
液体浓度（信息）对光强参数的调制 一次调制
调制盘（确定时间规律）对光强参数的调制为 二次调制
12
二次调制的意义？？？
振幅
( t ) 0 [ 1 m s i n (t ) ]m s i n (t )
(t)0m sin(t) 1 2m m {cos[()t]cos[()t2]2 }
(t)0m sin(t) 1 2m m {cos[()t]cos[()t]}
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
判别
电路
输出
声音、图像 －－加载信息
抑制干扰 －－改善品质
13
5.1 光信号调制的概述 －－小结
光波是信息的载体，通常称为光载波。光学调制是 指改变光载波的一个或者几个特征参数的过程。
光的强度
（辐通量）
I
E
2 0
－－光强是使用最为广 泛的调制参数
2.频率调制(FM)
信息 载波
(a)
频率调制：载波的频率变化－－信息
(b)
28
( t ) 0 m s ( i[ V n ( t ) t ) ]
[V(t)]0 V(t) 当 V(t) 1 0
(t) 0 m sin [ 0 t 0 tV (t)d t]
将信息直接加载到光载波上的调制，称为一次调制
将光载波先人为地调制成随时间或空间变化（按确 定的规律变换载波信号），然后再将被测信息调制 到光载波上，称为二次调制
光电系统中常用的调制大多是二次调制
14
5.2 光信号调制的基本原理
15
以光信号的强度（辐通量）调制为例讨论，适用 于光波的振幅、相位和频率等参数的调制
一、 模拟调制 二、 脉冲调制 三、 编码调制
16
一、模拟调制
－－又称为连续波调制
(t) 0 m sin ( t )
( t ) 0 m [ V ( t ) ] s i n { [ V ( t ) ] t [ V ( t ) ] }
振幅调制(AM) 频率调制(FM) 相位调制(PM)
处理的光学信息。
电 路 处 理
探 测 传 输 控 制 计 算 显 示 存 储
电 路 处 理
3
光学信号变换 举例
光纤通信系统
输入
驱动
电路
InGaAsP 激光器
C
光纤 RL 放大器
PIN
判别
电路
输出
光强度调制，··· ···
4
光学信号变换 举例
光机扫描扩大视场 光谱滤波消除背景辐射干扰 色散光栅实现光谱的空间分离 光强度调制，··· ···
E E 0c o s (2v t0)
振幅
频率 相位
光的强度
（辐通量）
I
E
2 0
－－光强是使用最为广 泛的特征参数
特征参数：
－－光强、振幅、频率、相位、
－－偏振方向、传播方
向Biblioteka Baidu··· ···
8
2. 调制：一次调制和二次调制
特征参数： －－光强、振幅、频率、相位、 －－偏振方向、传播方
信号变换－－频率搬移
调幅波频谱
Φ
Φ
m
Φ0
1 2
mΦm
1 2
mΦm
调幅波带宽 B=2F
O
F /2π
f0 - F f0 f0 + F f
信息“频率” 载波“频率”
V(t)sin(t)
23
调幅波频谱：
单一频率调制信号
24
调幅波频谱：
多个频率调制信号
25
振幅调制应用实例
振幅调制应用实例
光电探测与信号处理
第五章 信息的光学变换
1
5.1 光信号调制的概述 5.2 光信号调制的基本原理 5.3 光信号调制的基本方法 5.4 直接探测和相干探测
光学探测系统的基本结构
光 源
光 学 系 统
变 换 对 象
光 学 变 换
光 学 变 换
光 电 器 件
变 换 电 路
光 电 变 换
形成能被光电探测器 接收、便于后续电学