1.1调制的概念

t c t c k at
at A0 cosmt
——
若调制信号为正弦变化:
并令
k A0 m
m 为调相系数；
则有调相波的表达式：
et Ac cosc t m cosmt c
二、频率调制和相位调制
调频波：
调相波：
et Ac cosc t m cosmt c
2. 当调制系数>1时，调制波就要发生畸变；当调制系 数＝1时，称为100％的调制。
一、振幅调制 载波 由上述讨论可知：
调幅的结果使调幅波
不再是一个简单的正
调制信号 弦波，根据傅立叶频
谱分析，它可分解为 不同频率的正弦波之 和。调制光
一、振幅调制
et Ac kA0 cosmt cosc t c
运用贝塞尔函数展开

cosm sin m t J 0 m 2 J 2 n m cos2n m t

sinm sin m t 2 J 2 n1 m cos2n 1 m t
n 1
n 1
二、频率调制和相位调制 ③调频或调相波的频谱
号成比例。
是激光调制通 常采用的形式 例：若 A2 a t c 规律变化。

，则输出的激光辐射强度按照调制信号的
三、强度调制 ——光载波电场振幅的平方与调制信
号成比。 原因：光接收器（探测器）一 般直接响应其所接收的 光强度变化。 光载波的强度定义为电场的平方:
2 t Ac2 cos2 ct c I c t ec
——这种将信息加载于激光的过程称之为“调 制”。
1.1.1 调制及其分类
激光调制——将信息加载于激光的过程 ； 激光调制器——完成将信息加载于激光过程的装置；
激光——载波（Carrier），携带信息的载体；
起控制作用的信号（低频信号）——调制信号； 被调制的载波——已调波或调制光Modulated wave； 解调——调制的反过程，即把调制信号还原成原来的信息。
角度波的正弦展开函数形式：
e t Ac J 0 m cos ct c c nm t c cos Ac J n m n n 1 c nm t c 1 cos
外调制
举例
激光形成之后进行调制。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 光通过调制时，就会使光波的某参量随着调制信号 而变化 。
下一节
内调制
例如：
优 点：调制效率高。 缺 点：a.由于调制器放在腔内，等于增加腔内的损耗，降低了输 出功率。 b. 调制器带宽受到谐振腔通带的限制。
二、频率调制和相位调制 ——激光载波的频率或相位受
调制信号的控制而按其规律变 化。
e t Ac cos ct c Ac cos t
①频率调制
——角频率不再是常数，而是一个与调制信号成比
例的时间函数。
这两种调制波都表现为总相角的变化，因此统称为角度调制。
t c t c k f at
c m 组成。
c
和两个边频分
下一节
a.在单频正弦波调制时，角度调制波的频谱是由光载
频与在其两边对称分布的无穷多边频组成；
举例：如下图是m=1时的角度调制波的频谱：
0.77 0.44 0.11 0.02
mf 1
c
6 m

m
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角度调制波的频谱
三、强度调制 ——光载波电场振幅的平方与调制信
课时－2
上次课内容要点回顾
重点： 第一台激光器的诞生 激光器的基本组成 典型激光器的激射波长 当前激光技术的发展方向 激光的基本特点
了解： 激光技术的发展历史 激光的应用领域
第一章 激光调制与偏转技术
§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。 ※ 激光作为信息载体的优点：易于调制、可利用的 频带宽 、传输信息的容量大……； 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。
运用贝塞尔函数展开
二、频率调制和相位调制 ③调频或调相波的频谱
可见：只要知道了调制系数m，就可以从贝塞尔函数 表查得各阶贝塞耳函数的值。
cosc t c cosm sinmt et Ac sinc t c sinm sinmt
1.1.1 调制及其分类
按调制方式 内调制（LD、调Q、锁模等）
外调制（斩光器等） 激光调制 幅度调制
频率调制 按调制对象 性质
相位调制 强度调制 脉冲调制
模拟调制（连续波）
数字式调制（脉冲式）
脉冲编码调制
1.1.1 调制及其分类
内调制
举例
加载调制信号是在激光振荡过程中进行的，即以调 制信号来改变激光器的某一参数，从而改变激光的 输出特性
et Ac cosc t m f sin mt c
mf k f Am
m


m
为调频系数，可取任意值
调制波的总相角：
t c t m f sinmt c
二、频率调制和相位调制
②相位调制 ——调制波的相位多了一个与调制信
号成比例的增量； 总相角：
若：
①频率调制
k a t dt c c f 0 ct k f a t dt c
0 t
t
二、频率调制和相位调制 ①频率调制
若调制信号为正弦变化：a
t A0 cosmt
k f A0
并令 调制波的总相角：
t 0 t
0
/ m m f
t ct k f a t dt c
ct k f A0 cos mt dt c
则
t c t m f sinmt c
二、频率调制和相位调制 ①频率调制
调频波的表达式：
这是当调制系数 m 1 时，比较理想的 p 光强调制公式 。


三、强度调制
三、强度调制
二次调制方式 ——先将欲传递的低频信号对一高频副载波
sinm sinmt m sin mt mAc 则有 et Ac cosc t c cosc m t c 2 mAc cosc m t c 2
由此可见：当调制系数很小时，角度调制和振幅
调制的频谱相同，同样由载频 量
一、振幅调制 ——激光光波的振幅随着调制信号的
变化规律而变化。
et At cosc t c Ac kat cosc t c
a k为比例系数，
t 为调制信号；
at A0 cosmt
A0为调制信号的振幅， m 为调制信号的角频率；
下一页
et Ac cosc t m f sin mt c
由以上讨论，可得出下述结论 ：
①在正弦调制下，调频和调相皆为等幅的变周期振荡，且表 达式在形式上相同； （在非正弦调制下，两者不同，此时可以看出调频与调相 的差别） ②两者的区别：a.两者的调制方法不同；b.调频系数和调相系 数的性质不同. 调频：单模激光器调腔长； 调相：电光晶体调Q 。
将 kA0记为 A ，由于 ma 达式可写为：
A Ac ，则调幅波表
et Ac 1 ma cosmt cosc t c
运用三角公式展开
ma e t Ac cos ct c Ac cos c m t c 2 ma Ac cos c m t c 2
二、频率调制和相位调制 ③调频或调相波的频谱
——可以分解成若干不同频率的正弦波之和。
调频波和调相波的统一形式：
et Ac cosc t m sin mt c
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运用三角公式展开：
cosc t c cosm sinmt et Ac sinc t c sinm sinmt
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外调制
例如：
优 点：a.因为调制器和激光形成无关,不影响激光器的输出功率。 b.调制器的带宽不受谐振腔通带的限制 缺 点：调制效率低。 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。
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1.1.2 典型的模拟式调制
一、振幅调制 ——激光光波的振幅随着调制信号的
是激光调制通 常采用的形式
因此，有调制光强：
Ac2 2 I t 1 k p at cos c t c 2


k p 为比例系数
三、强度调制
若调制信号为正弦变化:
at A0 cosmt
令 k p A0
m p ，称为强度调制系数 。
2 c
A 2 此时有: I t 1 m p cos m t cos c t c 2
et Ac kA0 cosmt cosc t c
一、振幅调制 载波 由图可知：
①调幅波的包络线的形 状和调制信号一致；
调制信号 ②载波频率维持不变；
③振幅较之未调制波多 了一个与调制信号成

比例的增量。
调制光
et Ac kA0 cosmt cosc t c
变化规律而变化。
激光光波的瞬时电场强度：
ec t Ac cosc t c Ac cos t
Ac为振幅；c 为角频率； c 为相位角(初相位)； t 总相角；