光学信号的调制 (1)

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第5章 光调制器

第5章 光调制器
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3)强度调制 强度调制是光载波的强度(光强)随调制信号规律而 变化的激光振荡。 激光调制通常多采用强度调制形式,这是因为接收 器(探测器)一般都是直接地响应其所接收的光强度变化 的缘故。
激光的光强度定义为光波电场的平方,其表达式为
(光波电场强度有效值的平方):
I (t ) e (t ) A cos (ct c )
而且, 41 52 因此,这一类晶体独立的电光系数只有 41和 63
两个,可得:
24
1 1 2 0, 2 41Ex n 1 n 4 1 1 2 41E y 2 0, n 5 n 3
4
比如,注入式半导体激光器,是用调制信号直接改变它的 泵浦驱动电流,使输出的激光强度受到调制 ( 也称直接调 制 ) 。还有一种内调制方式是在激光谐振腔内放置调制元 件,用调制信号控制元件的物理特性的变化,以改变谐振 腔的参数,从而改变激光器输出特性,(如,调Q技术)
5
外调制:是指激光形成之后,在激光器外的光路上放 置调制器,用调制信号改变调制器的物理特性,当激 光通过调制器时,就会使光波的某参量受到调制。 外调制方便,且比内调的调制速率高(约一个数量 级),调制带宽要宽得多,故倍受重视。 按调制器的工作原理,可分为电光调制、声光调制、磁 光调制、和直接调制(电源调制) 激光调制按其调制的性质可以分为调幅、调频、调相 及强度调制等。
第5章 光调制器
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本章内容: 1、光调制器的基本原理 (电光、声光、磁光、直接调制) 2、KDP光调制器 3、LiNbO3光调制器 4、半导体光调制器
1
1、调制的基本概念
激光是一种频率更高(1013~1015 Hz)的电磁波,它 具有很好相干性,因而象以往电磁波(收音机、电视 等)一样可以用来作为传递信息的载波。 由激光“携带”的信息(包括语言、文字、图像、 符号等)通过一定的传输通道(大气、光纤等)送到接收 器,再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。 这种将信息加载于激光的过程称之为调制

光学实验二—_电光、声光和磁光调制实验指导书

光学实验二—_电光、声光和磁光调制实验指导书

电光调制实验一 实验原理电光调制实验仪作为高等院校新一代的物理实验仪器,在基础物理实验和相关专业的实验中用以研究电场和光场相互作用的物理过程,也适用于光通讯与光信息处理的实验研究。

电光调制器的调制信号频率可达 Hz 量级,因而在激光通讯、激光显示等领域中有广泛的应用。

(一)电光调制原理某些晶体在外加电场的作用下,其折射率随外加电场的改变而发生变化的现象称为电光效应,利用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制,构成电光调制器。

电光效应分为两种类型:(1)一级电光(泡克尔斯—Pockels )效应,介质折射率变化正比于电场强度。

(2)二级电光(克尔—Kerr )效应,介质折射率变化与电场强度的平方成正比。

本实验仪使用铌酸锂(LiNbO 3)晶体作电光介质,组成横向调制(外加电场与光传播方向垂直)的一级电光效应。

图1 横向电光效应示意图如图1所示,入射光方向平行于晶体光轴(Z 轴方向),在平行于X 轴的外加电场(E )作用下,晶体的主轴X 轴和Y 轴绕Z 轴旋转45°,形成新的主轴X ’轴—Y ’轴(Z 轴不变),它们的感生折射率差为Δn ,并正比于所施加的电场强度E :rE n n 30=∆式中r 为与晶体结构及温度有关的参量,称为电光系数。

n 0为晶体对寻常光的折射率。

当一束线偏振光从长度为l 、厚度为d 的晶体中出射时,由于晶体折射率10910~101的差异而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差δ,它是外加电场E 的函数: U d l r n rE n nl ⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆=3030222λπλπλπδ (1) 式中λ为入射光波的波长;同时为测量方便起见,电场强度用晶体两极面间的电压来表示,即U=Ed 。

当相差πδ=时,所加电压l d r n U U 302λπ== (2) πU 称为半波电压,它是一个可用以表征电光调制时电压对相差影响大小的重要物理量。

光学基础知识调制传输函数MTF解读

光学基础知识调制传输函数MTF解读

光学基础知识调制传输函数M T F解读集团文件发布号:(9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-光学基础知识:摄影镜头调制传输函数MTF解读作者:老顽童镜头是摄影师和摄影爱好者投资最高的设备之一,也是决定拍摄质量的最重要的因素。

因此,镜头的质量,历来受到极大的重视。

我们当然会很关心摄影镜头的测量方法。

摄影的最终产品是照片,所以,根据拍摄照片的质量来评价镜头质量,这是我们最先想到的,也是最基本的测试镜头的方法。

实拍照片评价镜头质量的优点是结果直截了当,根据效果判断,比较放心。

不过决定照片质量的客观因素很多,而一张照片的“好”与“坏”又需要人的主观判断,很难通过测量得出客观的定量结果。

大量的事实表明,影响拍摄质量最重要的因素是镜头的分辨率和反差。

反差大小可以通过仪器很容易测量,而分辨率就不那么容易了!现在我们经常采用拍摄标准分辨率板的方法测量镜头的分辨率。

将拍摄了标准分辨率板的底片放到显微镜下人工判读,看最高能够分辩多少线条密度。

分辨率的单位是线对/毫米(lp/mm),一黑一白两条线算是一个线对,每毫米能够分辩出的线对数就是分辨率的数值。

由于这种方法还是要受到胶片分辨率的客观影响和人工判读的主观影响,所以并不是最准确最理想的方法。

现在,让我们从另一个角度出发,将镜头看作一个信息传递系统:被拍摄景物反射出来的光线是它的输入信息,而胶片上的成像就是它的输出信息。

一个优秀的镜头意味着它的输出的像忠实的再现了输入方景物的特性。

喜欢音响的朋友都知道,高保真放大器的输出,应当准确地再现输入信号(图1)。

当输入端输入频率变化而幅度不变的正弦信号时,输出正弦波信号幅度的变化反映了放大器的频幅特性。

频幅特性越平坦,放大器性能越好 (图2)!图1 放大器准确再现输入信号图2 放大器的频幅特性类似的方法也可以用来描述镜头的特性。

由数学证明可知,任何周期性图形都可以分解成亮度按正弦变化的图形的叠加,而任何非周期图形又可以看作是周期图形片断的组合。

电光调制技术

电光调制技术

2法020/有12/8两种:
6
其一,在调制晶体上除了施加信号电压之外,再附加一个
Uλ/4 的固定偏压,但此法会增加电路的复杂性,而且工作 点的稳定性也差。
其二,在调制器的光路上插入一个1/4波片(图4)其快慢轴
与晶体主轴x成45o 角,从而使E x’和E y’二分量间产生 /2 的 固定相位差。于是,(25)式中的总相位差
2
nx
n3
L
2
n0
ne
L
1 2
n/12/8
(34) 13
由此可知,KDP晶体的r63 横向电光效应使光波通过晶体 后的相位差包括两项:
第一项是与外加电场无关的晶体本身的自然双折射引起 的相位延迟,这一项对调制器的工作没有什么贡献,而 且当晶体温度变化时,还会带来不利的影响,因此应设 法消除(补偿)掉;
设基频波和高次谐波的幅值分别为I1和I2n+1, 则高次谐 波与基频波成分的比值为
I2n1 J2n1 m
I1
J1 m
n 0,1, 2,
(9)
若取 m =1rad, 则J1 (1)=0.44, J3(1)=0.02, 所以I3 /I 1
=0.045,即三次谐波为基波的4.5%。在这个范围内可以获
Ex (0) Acosct Ey (0) Acosct
或采用复数表示,

E x’(0)=Aexp(iωc t)
E y’(0)=Aexp(iωc t)
由于光强正比于电场的平方,因此,入射光强度为
Ii
E • E
Ex 0 2
Ey 0 2
2A2
(1)
当光通过长度为L的晶体后,由于电光效应,E x’和E y’二分量

光电系统光束调制原理总结

光电系统光束调制原理总结

1. 光束调制原理:解决将信息加载到激光上的问题,完成这一过程的装置称为调制器激光称为载波,起控制作用的低频信号称为调制信号2. 内调制:加载信号在激光振荡过程中进行,以调制信号改变激光器的振荡参数,从而改变激光器输出特性以实现调制。

外调制:激光形成之后,在激光器的光路上放置调制器,用调制信号改变调制器的物理性能,当激光束通过调制器时,使光波的某个参量受到调制3. 若调制信号的时间余弦函数为光波成为调幅波 4. 光载波的频率或相位随着调制信号的变化规律而改变的振荡,因为都表现为总相角的变化,因此统称为角度调制。

频率调制:角频率ω c 不再是常数,而是随调制信号变化5. 强度调制:使光载波的强度(光强)随调制信号规律变化,光束调制多采用强度调制形式,因为接收器一般都是直接响应光强变化。

光强表达式: 6. 前三种调制属于模拟调制,得到的调制波都是连续振荡波。

脉冲调制﹑脉冲编码调制采用不连续状态进行调制。

脉冲调制:先用模拟调制信号对一电脉冲序列的某参量(幅度﹑宽度﹑频率﹑位置等)进行电调制,使之成为已调制脉冲序列。

然后用这电脉冲序列对光载波进行强度调制,得到相应变化的光脉冲序列7. 脉冲编码调制:把模拟信号先变成电脉冲序列,进而变成代表信号信息的二进制编码,再对光波进行强度调制。

实现调制的三个过程: 1.抽样2.量化3.编码:8. 强度调制的特点:能够实现线性解调;使用中极易实现(如对光源进行调制)。

9. 振幅(强度)调制的干扰问题:振幅调制和强度调制有一个共同点——易受干扰,如光源的波动,光信道的漂移等因素均可带来光强的变化,使信号受到干扰。

故强度调制一般用在精度要求不高的场合。

10. 电光调制:电光效应——某些介质的折射率在外加电场的作用下,由于极化现象而出现光学性能的改变,影响到光波在晶体中传播特性的一种现象。

电光效应的实质——在光11. 12. 纵向电光调制: a 、装置的结构简单,工作稳定,不会受到自然双折射的影响,b 、缺点是半波电压太高,高压电源的制作困难。

光波的调制详解

光波的调制详解

0 0 z
高级晶族
x y z
x 0 0
0
x
0
0 0 x
光在各向异性晶体中的传播
介电常数张量可以被对角化:
1 0 0 2 0 0
0 0 3
其中i (i=1, 2, 3)是的特征值,所对应的特征矢量 是对角化所对于的特征矢量。 在各向异性晶体中,取能够对角化所对应的坐标轴x,y, z为主介电轴, 的特征值表示为x, y, z ,并有:
于是,
Pi ij 0 E j
P1 11 P2 0 21 P 3 31
12 22 32
13 E1 23 E 2 E 33 3
• •
各向异性晶体中P每一个分量都与E的三个分量存在着 线性关系,P不再与E同向; ij 坐标系确定后 均为常数, ij 的大小取决于晶体的结构 和三个坐标轴相对于晶格结构的选择情况。
当平面光波相对于声波方向以一定角度入射时介质内的各级衍射光将互相干涉在一定条件下各高级衍射光将互相抵消只出现0级和1级或1级衍射光即产生布喇格衍射声光布喇格衍射coscos声光调制器喇曼奈斯型声光调制器如果声波是载有信息的信号调制的则衍射光也会受到相同信号的调一级衍射效率是线性调制指数布喇格型声光调制器衍射效率l为声束宽度m是材料的品质因数
13 23 33
13 E1 E 23 2 33 E3
D1 11 12 D 2 21 22 D3 31 32
对于非磁性无源介质,介电常数张量是对称的。
与 都是对称二阶张量, ij ji 、 ij ji

信号调制解调解读(含实例讲解)

信号调制解调解读(含实例讲解)

x O x uc O x us O c) 图1-4 调幅信号 t a) t b) t
什么是信号调制?
第一节 调制解调的功用与类型
3、在测控系统中为什么要采用信号调制? 在测控系统中,进入测控电路的除了传感器 输出的测量信号外,还往往有各种噪声。而传 感器的输出信号一般又很微弱,将测量信号从 含有噪声的信号中分离出来是测控电路的一项 重要任务。为了便于区别信号与噪声,往往给 测量信号赋予一定特征,这就是调制的主要功 用。
b) 实用电路
第二节 调幅式测量电路
2、开关电路调制
V1 ux Uc Uc V2 uo
ux O Uc O u O o t t t
Hale Waihona Puke 第二节 调幅式测量电路3、信号相加调制
T1 + VD1 i1 ux -R + u c P T2 + ux 载波信号 VD2 i2 T3 i3 + RL uo _
调制信号
R2 R2 VD1 R1 us + + N1 ∞ VD2 R3 u
A
R4 R3 + + N2 uo=us ∞
R1 R4 + N + 2 ∞ uo us>0
+ us N + 1

us
b)正输入等效电 路
us>0,二极管VD1导通,VD2截止;
R4 R4 uo us (1 )us us R2 R3 R2 R3 线性全波检波电路之三
2、为什么要采用相敏检波?
包络检波有两个问题:一是解调的主要过程是对调 幅信号进行半波或全波整流,无法从检波器的输出鉴 别调制信号的相位。第二,包络检波电路本身不具有 区分不同载波频率的信号的能力。对于不同载波频率 的信号它都以同样方式对它们整流,以恢复调制信号, 这就是说它不具有鉴别信号的能力。为了使检波电路 具有判别信号相位和频率的能力,提高抗干扰能力, 需采用相敏检波电路。

光学信号的调制

光学信号的调制
光栅每移动一个栅 距P,条纹就跟着 移动一个条纹宽度 B。
2)光栅调制
mcos(2Px)
x=NP
莫尔条纹图案
应用举例:光栅线位移传感器
主光栅--定光栅
刻线密度 --- 测量精度 ( 10、 25、50、100、125线/mm )
指示光栅--动光栅
2)光栅调制
测量范围: 100mm-3000mm 分 辨 率: 10、 5、 1、 0.5、 0.1 µm
目标小张角
b. 用调制盘进行空间滤波
空间滤波分析:
初升太阳 调制盘
小张角目标 调制图
大张角背景 调制图
c. 用调制盘确定目标方位
目标方位: 目标M' (ρ΄,θ') 像点M (ρ,θ)
c. 用调制盘确定目标方位
目标方位: 像点M(ρ,θ)
调制信号幅度 -- ρ
比较目标像在A、B位置 输出初相位
单一频率调制信号
调幅波频谱:
多个频率调制信号
振幅调制应用实例
振幅调制应用实例
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)
( t ) 0 m s ( i [ V ( n t ) t ) ]
[V (t)]0 V (t)当 V(t) 1 0
t
(t)0m s in [0 t
--F为被测参量
迈克尔逊干涉仪 (Michelson)
光学干涉仪
(空气光程)
V (t)d t]
0
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

光调制

光调制

光调制光调制就是将一个携带信息的信号叠加到载波光波上,完成这一过程的器件称为调制器。

调制器能使载波光波的参数随外加信号变化而变化,这些参数包括光波的振幅、位相、频率、偏振、波长等。

承载信息的调制光波在光纤中传输,再由光探测器系统解调,然后检测出所需要的信息。

光调制技术已广泛应用于光通信、测距、光学信息处理、光存储和显示等方面。

一、光调制的方法(1)直接调制法:外加信号直接控制激光器的泵浦源,如控制半导体激光器的注入电流,从而使激光的某些参量得到调制。

根据调制信号的类型,直接调制又可以分为模拟调制和数字调制两种。

a 、半导体激光器(LD )直接调制半导体激光器处于连续调制工作状态时,无论有无调制信号,由于有直流偏置,所 以功耗较大,甚至引起温升,会影响或破坏器件的正常工作。

b 、半导体发光二极管(LED )的调制半导体发光二极管由于不是阈值器件,它的输出光功率不像半导体激光器那样会随注入电流的变化而发生突变,因此,LED 的P -I 特性曲线的线性比较好。

c 、半导体光源的模拟调制无论是使用 LD 或LED 作光源,其调制线性好坏与调制深度m 有关:偏置电流调制电流幅度阈值电流偏置电流调制电流幅度=-=m m :L E D :LD d 、半导体光源的脉冲编码数字调制数字调制是用二进制数字信号“1”和“0”码对光源发出的光波进行调制。

而数字信号大都采用脉冲编码调制,即先将连续的模拟信号通过“抽样”变成一组调幅的脉冲序列,再经过“量化”和“编码”过程,形成一组等幅度、等宽度的矩形脉冲作为“码元”,结果将连续的模拟信号变成了脉冲编码数字信号。

然后,再用脉冲编码数字信号对光源进行强度调制。

(2)腔内调制:腔内调制是通过改变激光器的参数如增益、谐振腔Q 值或光程等实现的,主要用于Q开关、腔测空、锁模等技术。

腔内调制又分为被动式与主动式两类。

①被动调制这种调制利用某些吸收波长与激光波长一致的可饱和吸收体(如染料)的非线性吸收特性。

光调制器原理

光调制器原理

光调制器原理
光调制器是一种可以控制光信号的强度、频率、相位等参数的设备。

其原理主要基于光学、电学和材料学的相互作用。

光调制器的基本原理是光的干涉、衍射和电光效应。

一般来说,光调制器可以分为两种类型:干涉型和电光型。

1. 干涉型光调制器:
干涉型光调制器利用光的相位和干涉现象来进行光的调制。

其中,最常见的干涉型光调制器是马赫曾德干涉仪(MZI)。

该器
件由两个光纤引入输入端,之后再通过一个分束器,将光信号分为两个不同的路径。

这两个信号经过不同的光程后再次合并,形成干涉现象。

通过改变其中一个路径的光程差,可以改变干涉的结果,从而实现光信号的调制。

2. 电光型光调制器:
电光型光调制器利用光在介质中的折射率随电场变化的特性来进行光的调制。

最常见的电光型光调制器是基于电光效应的调制器。

该器件由一个波导和电极组成。

当施加电压时,电场会改变波导中的折射率,从而改变光的传输特性。

通过改变电场的强度、频率等参数,可以对光信号进行调制。

总之,光调制器通过改变光信号的干涉、电场等性质,实现对光信号的调制。

这种调制可以在光纤通信、光传感、光存储等领域中起到重要的作用。

光的折射和光的调制

光的折射和光的调制

透镜成像特点
透镜成像具有放大、缩小、倒立、正立等特性,成像规律遵循光的折射定律和透 镜成像公式。
显微镜中折射现象分析
显微镜中的折射现象
显微镜中的物镜和目镜都是透镜,当 光线通过物镜时,发生折射形成中间 实像,中间实像再经过目镜的折射放 大,被人眼观察。
折射在显微镜中的作用
折射现象使得显微镜能够将微小的物 体放大到人眼可以观察的程度,提高 了人眼的分辨率和观察能力。
OLED显示技术简介与特点分析
OLED显示技术简介
OLED(有机发光二极管)是一种自发光显 示技术,通过有机材料的电致发光现象来实 现图像的显示。OLED具有自发光的特性, 因此不需要背光源,可以实现更轻薄、更节 能的显示设备。
特点分析
OLED显示技术具有色彩鲜艳、对比度高、 响应速度快、视角宽广等优点。同时,
光的折射和光的调制
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
汇报人:XX
2024-01-19
目录CONTENTS
• 光的折射基本原理 • 光的调制技术概述 • 光的折射在光学系统中的应用 • 光的调制在通信领域的应用 • 光的折射和调制在显示技术中的应
用 • 实验设计与操作指南
要点二
结果分析
根据折射定律和反射相等理论,对折射实验数据进行分析 ,验证理论的正确性。对调制实验的结果进行分析,了解 不同调制方式对光波参数的影响,以及调制效果的评价指 标。结合实际应用需求,探讨实验结果在实际应用中的意 义和价值。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
量子点显示技术
量子点是一种纳米级的半导体材料,具有优异的光学性能。量子点显示技术通过利用量子 点的发光特性,实现高色域、高亮度的显示效果。随着量子点技术的不断发展,未来有望 实现更高品质的显示效果。

物理学中的光学相位调制原理

物理学中的光学相位调制原理

物理学中的光学相位调制原理光学相位调制,在光学传输和处理中起着非常重要的作用。

利用光的相位变化,可以在光学信号中实现精密的干涉、调制和控制。

在光学相位调制中,一般采用的是光学相位调制器,接下来我们将从光的相位及其调制、光学相位调制器的种类和工作原理三个方面来探讨物理学中的光学相位调制原理。

一、光的相位及其调制光的相位是指光波前的变化情况。

光作为一种波动现象,它的波形可以用正弦函数表示,也就是说,光的波形和时间的关系可以用正弦曲线表示。

在一定区间内,我们通常用一条波形曲线来描述一个光波,这条曲线的紧密程度我们称之为相位。

在光学传输和处理中,为方便处理信号,我们通常采用的是相位调制的方式来实现干涉和控制。

常见的光学相位调制方式有以下几种:1. 相位延迟器相位延迟器是一种能够改变光束相位的装置。

其中最为常见的是AIPO4和LiNbO3的相位延迟器。

当光波通过相位延迟器时,它的相位会发生改变,从而使光波在通过光学系统时能够实现干涉和控制。

2. 数字电路中的相位调制器数字电路中的相位调制器最为常见的是相位锁定环(PLL)。

相位锁定环通过比较输入信号和参考信号的相位差异,从而调制输出信号的相位,实现干涉和控制。

3. 光学干涉装置光学干涉装置是利用干涉现象从而能够实现光的相位调制的技术。

常见的光学干涉装置有 Michelson 干涉仪、两臂干涉仪和Fabry-Perot 干涉仪。

在干涉过程中,不同路程的光束之间会发生干涉,从而实现光的相位调制。

二、光学相位调制器的种类光学相位调制器是一种利用光的相位变化来实现干涉和控制的装置。

它的作用是控制光束相位、光强和光偏振状态等,从而实现光学信息的传输和处理。

根据不同的调制原理和工作方式,光学相位调制器可以分为以下几种:1.伏安效应调制器伏安效应调制器( VOA )是利用电场调制效应来实现光的相位调制的器件。

在伏安效应调制器中,光通过一个电场调制区域时,会使光的相位发生变化,从而实现光的相位调制。

光学正交调制

光学正交调制

光学正交调制
光学正交调制(Optical Orthogonal Modulation,OOM)是一种基于光学信号传输的调制技术。

它利用光的幅度、相位和频率等特性进行调制,实现信息的传输。

在光学正交调制中,常用的调制方式包括振幅调制(Amplitude Modulation,AM)、频率调制(Frequency Modulation,FM)和相位调制(Phase Modulation,PM)。

这些调制方式可以独立或组合使用,以实现对光信号的编码。

光学正交调制的主要优势在于可以同时传输多个独立的信号,且相互之间不会干扰。

这是因为光学信号可以通过不同的频率、相位或振幅进行调制,从而实现信号的分离和解调。

光学正交调制在光通信、光传感和光学信号处理等领域有着广泛的应用。

它可以提高信号传输的容量和速率,同时还可以增加系统的稳定性和抗干扰能力。

总的来说,光学正交调制是一种基于光学信号的调制技术,可以实现多信号的同时传输,并具有高容量、高速率和稳定性的优势。

光的调制名词解释

光的调制名词解释

光的调制名词解释光是一种电磁波,也是我们生活中不可或缺的一部分。

在信息传输、通信技术和光学领域中,我们经常会听到“光的调制”这个名词。

那么,什么是光的调制呢?一、光的调制概述光的调制是一种控制光信号的方法,通过对光波的某个重要参数进行调节,从而改变光信号的特征和传输性能。

这个重要参数通常可以是光的强度、频率、相位或极化方向等。

光的调制可以分为模拟调制和数字调制两种方式,它们在不同应用场景中发挥着重要的作用。

二、光的调制技术1. 模拟调制模拟调制是指在光信号中传输模拟信息的调制技术。

常见的模拟调制技术有:调幅(AM)调制、调频(FM)调制和调相(PM)调制。

其中,调幅调制是通过改变光的强度来携带模拟信号,调频调制是根据模拟信号的频率改变光的频率,而调相调制则通过调节光的相位来传递模拟信号。

这些技术在模拟广播、模拟电视、雷达和无线通信等领域得到广泛应用。

2. 数字调制数字调制是指将数字信号转换为相应光信号的调制技术。

常见的数字调制技术有:振幅移位键控调制(ASK)、频移键控调制(FSK)、相移键控调制(PSK)和四相偏移键控调制(QPSK)。

这些调制技术广泛应用于数字通信、光纤通信和无线网络等领域。

数字调制技术能够提供更高的数据传输速率和更低的误码率,因此在现代通信系统中被广泛采用。

三、光的调制应用光的调制技术在现代通信和科技领域中具有广泛的应用。

以下是一些常见的应用示例:1. 光纤通信:光的调制技术是光纤通信中的关键技术之一。

通过调制光的强度、频率或相位,可以实现数字信息的传输和解调。

光纤通信可以提供高速、长距离、大带宽的数据传输。

2. 光学传感器:光的调制可以用于制造各种类型的光学传感器,如光电传感器、温度传感器和压力传感器等。

通过调制光的参数,可以实现对环境参数的测量和监测。

3. 光存储技术:光的调制技术在光存储器中得到广泛应用。

光存储技术可以实现高密度、高速度的数据存储和读取,是多媒体存储设备和光盘的核心技术。

光电技术 第二章 光辐射的调制

光电技术 第二章 光辐射的调制

§5 声光调制
声光调制器可以对激光光束产生频移, 实现频率,相位调制,在光外差通讯,光 相干测量等方面应用很多,也常用做强度 调制器,调制频率可达几十至上百兆赫.
一,声光效应与声光衍射
当一块透明的各向同性介质受外力作用时,介质的折 射率会发生变化,这就是所谓的弹光放应,声波是一种机 械应力弹性波,当超声波作用于介质时,也会引起弹光效 应.通常把超声波引起的弹光效应称为声光效应.当超声 波在声光介质内传播时,介质密度疏密交替变化,引起折 射率大小的交替变化,这样,可以把在超声波作用下的介 质等效为一块"相位光栅" 质等效为一块"相位光栅",即超声光栅.超声光栅的条 纹间隔等于超声波的波长λs,超声光栅的作用与光学条纹 纹间隔等于超声波的波长λs,超声光栅的作用与光学条纹 光栅类似,当入射光束通过时,会被超声光栅衍射,衍射 光束的强度,频率,方向都会随超声波场的变化而变化, 所以声波对光的调制提供了一种控制光束的频率,强度和 传播方向的简便方法.
数字系统比模拟系统具有的最大优点 是不受噪声和失真的干扰, 是不受噪声和失真的干扰,为此付出的代 价是系统频带宽度比模拟信号带宽要大的 多.具体采用何种调制方式主要取决于: 具体采用何种调制方式主要取决于: (1)应有效的,失真最小的携带并检 应有效的, 测信息; 测信息; (2)有利于抑制噪声,满足精度要求; 有利于抑制噪声,满足精度要求; (3)系统易于实现. 系统易于实现.
脉冲调制和数字调制则是对信息信号 的幅度按一定规律间隔取样, 的幅度按一定规律间隔取样,而用脉冲序 列做载波.如图所示,在脉冲调制中, 列做载波.如图所示,在脉冲调制中,脉 冲序列的某一参量随低频调制信号的变化 而变化.脉冲调制主要有脉冲调幅 而变化.脉冲调制主要有脉冲调幅 ),脉冲调宽 ),脉冲调 ( PAM),脉冲调宽(PWM),脉冲调 ),脉冲调宽( ), ) 脉冲调相( 频(PFM)和脉冲调相(脉冲时间调制 PPM)等形式. )等形式.

第8章 光学信号的调制和解调

第8章 光学信号的调制和解调

34
1. 纵向电光调制
将出射光强与入射光强相比,得:
怎么来的?
3 3 n x n y 2 n0 63 E z L 2 n0 63 V
V
2
V 3 2n0 63
33
1. 纵向电光调制
V 1 T sin ( ) [1 cos V 2V 2
第8章 光学信号的调制
8.1 光信号调制的概述 8.2 光信号调制的基本原理 8.3 光信号调制的基本方法 8.4 调制信号的解调
8.1 光信号调制的概述
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
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
8.3.1 光信号强度的调制 8.3.2 光信号相位的调制
8.3.3 光信号频率的调制
8.3.4 光信号偏振的调制
8.3.1 光信号强度的调制
可实现强度调制典型的方法
1. 辐射源调制
2. 机电调制 3. 光电子调制
需要掌握
1.辐射源调制
--改变输入电流来实现光强度的调制 1)半导体激光器调制 --调制频率40GHz
E (t ) E sin[0 t m f sin( t )]
调制指数m 对调频波形的影响
启动虚拟仪器 LabVIEW8.6仿真信号
E (t ) E sin[0 t m f sin( t )]
调频波的频谱由载频ω0和无数对边频(ω0 ±nΩ)组成 调频波的另一特征:调频波有效带宽随调制信 号振幅增大而变宽,但与调制信号的频率基本 无关 根据对信号失真要求的不同,调频波有效 频宽不同,一般取

光学信号的调制

光学信号的调制

(3)声光调制器
--衍射光强度调制 +1级(或-1级)光输出
布拉格型声光调制器
I1 2 sin ( ), Ps Ii 2 2
Ii I1
I1 0.5 m sin t Ii
4,8,……
0100,1000,……
数字信号
5.3 光学信号调制的基本方法
可调参数: --光强、振幅、频率、相位、 --偏振方向、传播方向,· · · · ··
一、 光信号强度的调制 二、 光信号相位的调制 三、光信号频率的调制 四、 光信号偏振的调制
一、 光信号强度的调制
可实现强度调制典型的方法
喇曼-奈斯衍射:
布拉格衍射:
特点:平面光栅,多级衍
射,零级光最强,其他级衍 射光对称地分布在零级光两 侧,光强依次递减。
特点:体光栅,只出现
零级和一级衍射光;超声场 足够强,入射能量几乎全 部转移到+1级(-1级)
布拉格声光衍射光能利用率高,因而大部分调制器均 采用行波声场的布拉格型声光调制器!
(3)声光调制器 --应用: 衍射光强度调制 衍射光频率调制 衍射光方向调制
反射率等)的光学元件。
计量光栅
(空间周期P>>λ )
衍射光栅
(空间周期P≈λ )
典型的计量光栅
--光栅莫尔条纹
结构: 小夹角 主光栅--定光栅 指示光栅--动光栅

B
P
典型的计量光栅
--光栅莫尔条纹
结构:
光栅莫尔条纹 原理:
两光栅移动,莫尔条纹移动 光通量明暗交替变化 光栅位移信息--光强信号
背景大张角
目标小张角
b. 用调制盘进行空间滤波
空间滤波分析:
初升太阳 调制盘
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8.2.2 脉冲调制
Φ
Φ
0
t
0
t
原始脉冲波形
Φ
Φ
脉冲幅度调制(PAM)
0
t
0
t
脉冲相位调制(PPM )
脉冲宽度调制(PDM )
应用:--激光测距、目标跟踪与识别等··· ···
(a)模拟基带信号 (c) PDM信号
(b) PAM信号 (d) PPM信号
例. 测量液体的浓度(脉冲幅度调制)
载波
信息
载波 (t ) 0 [1 mV (t )] m sin(t ) 信息 V (t ) sin( t )
振幅
(t ) 0 [1 m sin( t )] m sin(t )
(t ) 0 m sin(t )
1 m m {cos[( )t ] cos[( )t ]} 2
0 m sin 0t 1 mf m {sin[(0 )t ] sin[(0 )t ]} 2
调频信号波形
调频信号频谱
调频波带宽 B=2(Δf + F )=2(mf+1)F
调制指数m 对调频波形的影响
(t ) 0 m sin[0t m f sin( t )]
PIN
-- 将声音、图像信息加载到光波上 人为地按确定的规律变换载波信号,称为二次调制
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
二次调制的意义???
输入 驱动 电路 InGaAsP 激光器 C 光纤 RL 放大器 判别 电路 输出
8.4 调制信号的解调
8.3 光信号调制的基本方法
可调参数: --光强、振幅、频率、相位、 --偏振方向、传播方向,· · · · ··
8.3.1 光信号强度的调制 8.3.2 光信号相位的调制 8.3.3 光信号频率的调制 8.3.4 光信号偏振的调制
8.3.1 光信号强度的调制
可实现强度调制典型的方法
PIN
声音、图像 --加载信息
抑制干扰 --改善品质
8.1 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)
IE
2 0
--光强是使用最为广 泛的调制参数
将信息直接加载到光载波上的调制,称为一次调制
人为地按确定的规律变换载波信号,称为二次调制
s PM (t ) A cos[ c t K p m(t )]
sFM (t ) A cos[ct K f m( )d ]
• 已调信号频谱不再是原调制信号频谱的线性搬移,而是频谱的非线性变 换,会产生与频谱搬移不同的新的频率成分,故又称为非线性调制。
• 与幅度调制技术相比,角度调制最突出的优势是其较高的抗噪声性能。
t
0
t
0
t
(a) PM 信号波形
(b) FM 信号波形
非线性调制(角度调制)的原理
• 角度调制:频率调制和相位调制的总称。频率调制简称调频(FM),相位 调制简称调相(PM)。 • 这两种调制中,载波的幅度都保持恒定,而频率和相位的变化都表现为 载波瞬时相位的变化。PM是相位偏移随调制信号m(t)线性变化,FM是相 位偏移随m(t)的积分呈线性变化。如果预先不知道调制信号m(t)的具体 形式,则无法判断已调信号是调相信号还是调频信号。
思考:如果溶液的
浓度逐步加大,调制 波形?
讨论:(1) 调制指数m 对调幅波形的影响
载波
信息
(t ) 0 m sin(t )
V (t ) sin( t )
振幅
(t ) 0 [1 m sin( t )] m sin(t )
m m 1 m
t
M
H
t
载频分量
H

载频分量
SAM
t
c
上边带
0
c
下边带 上边带

t
下边带
调幅波带宽 B=2F
信号变换--频率搬移
调幅波频谱:
多个频率调制信号
启动虚拟仪器 LabVIEW8.6仿真信号
振幅调制应用实例
振幅调制应用实例
2.频率调制(FM)
载波的频率变化--信息
信息
第08章 光学信号的调制
8.1 光信号调制的概述 8.2 光信号调制的基本原理 8.3 光信号调制的基本方法
8.4 调制信号的解调
8.1 光信号调制的概述
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
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
mf <<1窄带调频时
cos[m f sin( t ) 1 sin[m f sin( t )] m f sin( t )
0 m sin 0t m f cos 0t sin( t )
mf <<1窄带调频
(t ) 0 m [sin 0t mf cos 0t sin( t )]
1.振幅调制(AM)
载波的包络变化--信息
V (t ) sin( t )
调制波 (信息) 光载波
(t ) 0 m sin(t )
调幅波
(t ) 0 [1 mV (t )] m sin(t )
例.利用调制光测量液体的浓度
载波
信息
E E0 cos(2 vt 0 )
振幅 频率 相位
光的强度
(辐通量)
IE
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,· · · · ··
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、传播方向,· · · · ··
-中短距离光电测距 -光通信,···· · ·
摘自国家精品课程《光纤通信技术》 --深圳职业技术学院制作
摘自国家精品课程《光纤通信技术》 --深圳职业技术学院制作
2. 机电调制
1)调制盘调制 2)光栅莫尔条纹调制
1)调制盘调制
——典型的光强度调制器
光电扫描式调幅
旋转调频
调相式
脉冲调宽
应用:--红外被动制导系统、红外跟踪系统 --激光波束制导,···· ·· 最基本的作用:恒定的辐通量--周期性辐通量 a 用调制盘抑制背景噪声 b 用调制盘进行空间滤波 c 用调制盘确定目标方位
光电系统中常用的调制大多是二次调制
第08章 光学信号的调制
8.1 光信号调制的概述 8.2 光信号调制的基本原理 8.3 光信号调制的基本方法
8.4 调制信号的解调
8.2 光信号调制的基本原理
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
8.2.1 模拟调制
8.2.2 脉冲调制 8.2.3 编码调制
m m(t ) A0
• 波形图 –由波形可以看出,当满足条件:
m m(t ) A0 1
时,其包络与调制信号波形相同, 因此用包络检波法很容易恢复出原
始调制信号。
–否则,出现“过调幅”现象。这时 用
包络检波将发生失真。但是,可以
采用其他的解调方法,如同步检波。 m(t )
m A0 1
讨论:(2)调幅对频谱的影响 单一频率调制信号
载波
(a)
频率调制:载波的频率变化--信息
(b)
2.频率调制(FM)
(t ) 0 m [V (t )]sin{[V (t )]t [V (t )]}
[V (t )] 0 V (t )
(t ) 0 m sin[0 t V (t ) dt ]
1. 辐射源调制
2. 机电调制
3. 光电子调制
1.辐射源调制 --改变输入电流来实现光强度的调制
1)半导体激光器调制
--调制频率40GHz
摘自国家精品课程《光纤通信技术》 --深圳职业技术学院制作
摘自国家精品课程《光纤通信技术》 --深圳职业技术学院制作
2)发光二极管调制
--调制频率100MHz
f1 25 -3 m1 1.67 10 3 f m 15 10
讨论: 调制指数m 对调频波形的影响
(t ) 0 m sin[0t m f sin( t )]
0 m sin 0 t cos[ m f sin( t)] cos 0t sin[ m f sin( t)]
电学中的振幅调制(AM)
m t
t
m(t ) m(t ) V (t )
调制波
信息
m(t ) sin(t M)
A mt 0
H
t
载波

载 波
t
调制 m A0 指数
m(t )
S AM
调幅波
sAM t
t
0 c S AM (t ) [ A0 m(t )]cos ct
(t ) 0 m sin(t ) 信号变换--频率搬移
1 m m {cos[( )t ] cos[( )t ]} 2
调幅波频谱
调幅波带宽 B=2F
Φ Φ0
1 mΦm 2
Φm
1 mΦm 2
滤波器
2×100Hz
O
F /2π
f0 - F
8.2.1模拟调制
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