光源和光的调制
源与光纤的耦合
6.5 光接收机噪声分析
1 数字光纤通信系统的信号变换特点 在数字光纤通信系统中，传输的是由
“0”和“1”组成的二进制光脉冲信号， 这是一种单极性码，即光功率在“接 通”(“1”码)和“断开”(“0”码)两个电平 上变动。
按照“1”码时码元周期T的大小，分 为 归 零 码 (RZ 码 ) 与 非 归 零 码 (NRZ 码 ) 两 种。
(1) 光电检测器 一般采用PIN光电二极管或APD雪崩光电二极管，
它们性能的优劣直接影响整个光接收机的性能 (2) 光电检测器输出的光电流是十分微弱的，需要
多级放大器进行放大，多级放大器的前级为前 置放大器。
一台性能优良的光接收机，应具有无失真地检 测和恢复微弱信号的能力，这首先要求其前端 应有低噪声，高灵敏度和足够的带宽。
包括以下方面： (1)光源特性 (2)调制特性 (3)输出特性
2 光发射机的组成
目前使用的光发射机大多数是直接调制 的光发射机，它的原理如图6-3-1所示。
3 输入电路
输入电路由图6-3-3所示电路组成
6.4光接收机
1 光接收机的组成
光接收机的作用是把接收来的光信号转 变为原来的电信号，它的性能的优劣直 接影响整个光纤通信系统的性能。
6.2 光调制
要实现光纤通信，首先要解决的问题是 如何将电信号加载到光源的发射光束上， 即需要进行光调制。
根据调制与光源的关系，光调制可分为： 直接调制和间接调制。
1 光源的直接调制
直接调制就是将调制信号直接作用在光源上， 把要传送的信息转变为电源信号注入到LD或 LED，获得相应的光信号。这种方法调制的是 光源的发光强度调制(IM)。
6.1光源与光纤的耦合
从光源发射出来的光功率尽可能多地 送入光纤中传输，这就是光源与光纤的
光调制器原理
光调制器原理
光调制器是一种能够控制光信号传输的重要器件，它在光通信、光传感和光信息处理等领域有着广泛的应用。
光调制器的原理主要包括电光效应、光学相位调制和强子隧道效应等，下面将对这些原理进行详细介绍。
首先，电光效应是光调制器中最常见的原理之一。
它利用外加电场改变介质的折射率，从而实现光信号的调制。
当在介质中施加电场时，介质的折射率会发生变化，进而改变光的传播速度和相位，从而实现光信号的调制。
电光效应广泛应用于各种类型的光调制器中，如电吸收调制器和电光调制器等。
其次，光学相位调制是另一种常见的光调制器原理。
它通过改变光波的相位来实现光信号的调制。
光学相位调制通常通过在光路中引入相位调制器来实现，其中最常见的原理是利用电光效应或者电声光效应来改变光波的相位，从而实现光信号的调制。
光学相位调制器具有调制速度快、带宽宽等优点，在光通信系统中有着重要的应用。
最后，强子隧道效应也是一种重要的光调制器原理。
它利用外加电场改变半导体中的载流子浓度，从而改变半导体的折射率，实现光信号的调制。
强子隧道效应在半导体光调制器中有着重要的应用，尤其是在高速光通信系统中，其调制速度和调制深度均能满足系统的要求。
综上所述，光调制器的原理主要包括电光效应、光学相位调制和强子隧道效应等。
这些原理在光通信、光传感和光信息处理等领域有着重要的应用，为光学器件的发展提供了重要的技术支持。
随着光电子技术的不断发展，相信光调制器在未来会有更加广泛的应用。
光源的外调制工作原理
光源的外调制工作原理
光源的外调制是指通过外部控制信号来改变光源的亮度、颜色、频率等特性的一种技术。
其工作原理可以分为两种方式：模拟调制
和数字调制。
模拟调制是指通过改变信号的幅度、频率、相位等参数来改变
光源的特性。
其中，幅度调制是指通过改变信号的电压或电流大小
来改变光源的亮度；频率调制是指通过改变信号的频率来改变光源
的颜色；相位调制是指通过改变信号的相位来改变光源的相位。
数字调制是指通过数字信号处理技术来改变光源的特性。
其中，脉宽调制是指通过控制数字信号的高低电平来改变光源的亮度；频
率调制是指通过改变数字信号的频率来改变光源的颜色；相位调制
是指通过改变数字信号的相位来改变光源的相位。
无论是模拟调制还是数字调制，其基本原理都是通过改变控制
信号来改变光源的特性。
这种外调制技术在光通信、光传感、光显
示等领域都有广泛的应用。
信息光学中的光源的调制及解调技术
信息光学中的光源的调制及解调技术信息光学是一门研究利用光进行信息传输、处理和存储的学科。
在信息光学中，光源的调制及解调技术是至关重要的一部分，它主要解决如何将信息有效地转换为光信号以及如何从光信号中提取出有效信息的问题。
一、光源的调制技术光源的调制技术是指如何将模拟或数字信息转换为光信号的过程。
光源的调制技术包括强度调制、频率调制和相位调制等几种常见的技术。
1. 强度调制强度调制是最常用的光源调制技术之一。
它通过改变光源的光强来传递信息。
在强度调制中，信号的高低对应着光源的亮度的变化。
一种常见的强度调制技术是脉冲振幅调制（PAM），它通过调整光的脉冲振幅来表示信息。
2. 频率调制频率调制是光源调制中的另一种常见技术。
它通过改变光源的频率来传递信息。
在频率调制中，信号的高低对应着光的频率的变化。
频率调制的一种常见技术是脉冲频率调制（PFM），它通过改变脉冲的频率来传递信息。
3. 相位调制相位调制是一种将信息转换为光信号的常见技术。
它通过改变光源的相位来传递信息。
在相位调制中，信号的高低对应着光的相位的变化。
相位调制的一种常见技术是二进制相移键控（BPSK），它通过改变光的相位来表示二进制信息。
二、光源的解调技术光源的解调技术是指如何从光信号中提取出有效信息的过程。
光源的解调技术也包括强度解调、频率解调和相位解调等几种常见的技术。
1. 强度解调强度解调是从强度调制光信号中提取信息的一种常见技术。
它通过对光信号的强度进行测量来还原原始信息。
在强度解调中，常用的技术包括光电二极管和光敏电阻等。
2. 频率解调频率解调是从频率调制光信号中提取信息的一种常见技术。
它通过测量光信号的频率来还原原始信息。
在频率解调中，常用的技术包括光谱分析和带通滤波等。
3. 相位解调相位解调是从相位调制光信号中提取信息的一种常见技术。
它通过测量光信号的相位来还原原始信息。
在相位解调中，常用的技术包括相位比较器和相位锁定环等。
综上所述，信息光学中的光源的调制及解调技术在光通信、光存储和光计算等领域具有重要应用。
各种光源调光原理
各种光源调光原理光源调光是指通过控制光源的亮度、颜色和光照角度等参数，对光线进行调整以满足不同场景需求的一种技术。
光源调光原理的实现方式很多，下面将介绍几种常见的光源调光原理。
一、脉宽调制（PWM）调光原理脉宽调制是通过调整电流或电压的脉冲宽度来控制光源亮度的一种调光原理。
在脉宽调制中，光源被迅速开关，快速的开关频率让人眼无法察觉到，只感觉到一个平滑的调光过程。
通过调整开关时间和关闭时间的比例，可以控制光源亮度的大小。
脉宽调制调光原理适用于各种类型的光源，包括LED灯、荧光灯等。
二、恒流驱动调光原理恒流驱动是通过保证流过光源的电流恒定来控制光源亮度的一种调光原理。
将光源连接到一个恒流驱动电源上，通过调整电流的大小来改变光源的亮度。
恒流驱动调光原理适用于LED灯等电子光源，优点是可以在较宽的电流范围内实现平滑的调光效果。
三、电压调光原理电压调光是通过调整光源所接收到的电压来控制光源亮度的一种调光原理。
通过改变电压大小可以改变电流的大小，从而改变光源的亮度。
电压调光原理适用于一些传统的光源，如白炽灯、卤素灯等。
四、三原色混合调光原理三原色混合调光是通过控制红、绿、蓝三种色光的亮度和混合比例来控制光源的颜色和亮度的一种调光原理。
通常采用RGB（红、绿、蓝）三原色调光方案，通过改变红、绿、蓝光的亮度来调整光源的颜色和亮度。
三原色混合调光原理常用于彩色LED灯、舞台灯光等场景。
五、色温调光原理色温调光是通过控制光源发出的光线的色温来调整光源的颜色和亮度。
色温是指光源发出的光线呈现出的颜色特点，一般以开尔文（K）为单位表示。
较低的色温（2700-3500K）呈现暖黄色的光线，较高的色温（5000-6500K）呈现冷白色或蓝色的光线。
通过改变光源的色温可以改变光源的颜色和亮度。
光源调光的原理多种多样，不同的光源调光原理适用于不同的场景和需求。
通过合理选择光源调光方案，可以实现对光线亮度、颜色和方向的精确控制，满足各种不同的光照需求。
光源的调制——精选推荐
光源的调制 在光纤通信系统中怎样将电的信息（数字量或模拟量）“载”到光波上呢？这就要对光源进行所谓的调制。
对光源进行调制的方式有若干种，从光源与调制器之间关系来看，可分为以下两种，即 (1)光源的内调制 它是将调制信号直接作用在光源上，对光源进行调制，故又将这种调制方式称为直接调制。
(2)光源的外调制 它的特点是光源本身不被调制，但当光从光源射出以后在其传输的通道上被一只调制器调制。
这只调制器是利用物质的电光、声光、磁光等效应对光波进行调制的，故有所谓的电光调制器、声光调制器、磁光调制器等，这种调制方式又称为间接调制。
下面分别介绍光源的内调制和外调制。
一、光源的内调制 内调制又称直接调制，它可用于半导体激光器或半导体发光二极管这类光源。
由前面分析可知，半导体激光器的发光功率P与注入电流I之间关系如图3-18所示．而半导体发光二极管光功率与注入电流间有如图3-19所示的关系。
由图3-18和图3-19可见，在半导体激光器P-I曲线中，注入电流超过阈值电流It。
光束调制的基本原理
光束调制的基本原理
光束调制是一种通过改变光的幅度、频率或相位来传输信息的技术。
它的基本原理是利用调制信号来调整光的强度、频率或相位，以编码所需传输的信息。
在光束调制中，光常常被看作是一系列电磁波，可以用振幅、频率和相位来描述。
振幅调制是最常见的一种调制方式，它通过改变光的强度来携带信息。
具体而言，调制信号被叠加到光源产生的光波上，使得光的强度随时间变化。
接收端可以通过检测光的强度变化来解码传输的信息。
频率调制是另一种常用的调制方式，它通过改变光的频率来传输信息。
调制信号可以改变光的频率，使之在正常频率上方或下方偏移。
接收端可以检测到频率的变化，并解码传输的信息。
相位调制是光束调制中的第三种方式，它通过改变光的相位来传输信息。
调制信号使光的相位发生变化，接收端可以检测到相位的变化并解码信息。
光束调制有许多应用领域。
在通信领域，光束调制用于光纤通信和无线光通信，提供高速、宽带的数据传输能力。
在激光技术中，光束调制用于激光器的调制和控制，以实现精确的输出。
此外，光束调制还在光学传感器、光学成像和光谱分析等领域发挥着重要作用。
总的来说，光束调制利用调制信号来改变光的幅度、频率或相
位，从而传输信息。
它是一种重要的光学技术，具有广泛的应用前景。
光源调制电路 实验报告
光源调制电路实验报告1. 引言光源调制电路是一种常见的电子电路，在光通信、光学测量和光学传感等领域有着重要的应用。
光源调制电路的基本原理是控制光源的亮度和频率，使其能够适应不同的应用需求。
本实验旨在通过搭建光源调制电路并进行实际测试，探究其特性和性能。
2. 实验目的- 了解光源调制电路的基本原理；- 学习光源调制电路的搭建和调试方法；- 熟悉光源调制电路的特性和性能。
3. 实验装置与材料- 光源：LED灯- 电路板：实验仪器箱- 信号发生器- 示波器- 电源- 电阻、电容、二极管等常用元件4. 实验步骤1. 按照实验电路原理图，将光源调制电路搭建在实验仪器箱的电路板上。
2. 将信号发生器的输出接入电路板上的输入端，调节信号发生器的频率和幅度，控制光源的亮度和频率。
3. 使用示波器测量电路板上的输出波形，并记录相关数据。
4. 调节电路参数，观察其对输出波形的影响，并记录相关数据。
5. 对不同电路参数下的输出波形进行分析和比较，总结光源调制电路的特性和性能。
5. 实验结果与分析根据实验数据和波形图，我们可以看出光源调制电路在不同频率和幅度下对光源的控制效果。
通过调节电路参数，我们可以改变光源的亮度和频率，从而满足不同应用的需求。
以LED灯为例，当信号发生器的频率较低时，LED灯的亮度较暗；而当信号发生器的频率较高时，LED灯的亮度较亮。
这可以解释为电路中的电容和电阻对信号进行滤波和放大的结果。
此外，我们还发现当信号发生器的幅度较小时，LED 灯的亮度也相应较低；而当幅度较大时，LED灯的亮度较高。
这是因为信号发生器的幅度决定了输入信号的强度，而LED灯的亮度可以看作是输入信号的强度的函数。
此外，由于光源调制电路的特性，我们还可以通过调节电路的参数来实现脉冲调制、正弦调制等不同的调制方式。
这可以在光通信或光学测量中发挥重要作用。
6. 实验结论通过本次实验，我们对光源调制电路的原理、搭建方法和调试技巧有了更深入的了解。
光源调制原理
光源调制原理第四节光源调制原理要实现光纤通信，⾸先要解决如何将光信号加载到光源的发射光束上，即需要进⾏光调制。
调制后的光波经过光纤信道送⾄接收端，由光接收机鉴别出它的变化再现出原来的信息，这个过程称为光解调。
调制和解调适光纤通信系统的重要内容。
光源的两种调制⽅式*************************************************************************根据调制与光源的关系，光调制可分为直接调制和间接调制两⼤类。
⽅法仅适⽤于半导体光源（LD和LED），这种⽅法是把要传送的信息转变为电流信号注⼊LD或LED，从⽽获得相应的光信号，所以是采⽤电源调制⽅法。
直接调制后的光波电场振幅的平⽅⽐例与调制信号，使⼀种光强度调制（IM）的⽅法。
直接调制间接调制：是利⽤晶体电光效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制⽅式既适⽤于半导体激光器，也适应于其他类型的激光器。
间接调制最常⽤的是外调制的⽅法，即在激光形成以后加载调制信号。
其具体⽅法是在激光器谐振腔外的光路上放置调制器，在调制器上加电压，使调制器的某些物理特性发⽣相应的变化，当激光器通过它时，得到调制。
对某些类型的激光器，间接调制也可以采⽤内调制的⽅法，即⽤集成光学的⽅法把激光器和调制器集成在⼀起，⽤调制信号控制调制元件的物理性质，从⽽改变激光输出特性以实现其调制。
间接调制光源的直接调制原理***************************************************************************直接调制可分为模拟信号调制和数字信号调制。
模拟信号调制就是将连续变化的模拟信号（如话⾳、视频等）叠加在直流偏置的⼯作点上对光源进⾏调制。
（a）LED模拟调制（b）LD模拟调制数字调制属于脉冲调制，即调制电流为⼆进制脉冲形式，利⽤输出光功率的有（“1”码）、⽆（“0”码）状态来传递信息。
光纤调制技术之频率调制的原理及其在实际应用中的优缺点
光纤频率调制技术的原理及其在实际应用中的优缺点一、前言光调制技术在光纤传感器中是极为重要的技术, 各种光纤传感器,都是从不同的方面利用了这些调制技术。
按照调制方式分类, 光调制可分为: 强度调制、相位调制、偏振调制、频率调制和波长调制等。
所有这些调制过程都可以归结为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叫做调制器。
调制器能使载波光波参数随外加信号变化而改变, 这些参数包括光波的强度(振幅)、相位、频率、偏振、波长等。
这种承载信息的调制光波在光纤中传输, 再由光探测系统解调, 然后检测出所需要的信息[1]。
本为将以光纤频率调制技术为主，通过查阅大量资料和文献，来阐述它的原理及其在实际应用中的优缺点。
二、频率调制技术1. 光纤频率调制技术的概述利用外界作用改变光纤中光的频率，通过检测光纤中光的频率的变化来测量各种物理量,这种调制方式称为频率调制。
2.光纤频率调制技术的原理——多普勒效应目前频率调制技术主要利用多普勒效应来实现。
光纤常采用传光型光纤。
光学多普勒效应告诉我们：当光源S 发射出的光，经运动的物体散射后，观察者所见到的光波频率f l 相对于原频率f 0发生了变化，如图所示。
图1 多普勒效应图S 为光源，N 为运动物体，M 为观察者所处的位置，若物体N 的运动速度为υ，其运动方向与NS 和MN 的夹角分别为φ1和φ2，则从S 发出的光频率f 0经运动物体N 散射后，观察者在M 处观察到的运动物体反射的频率为f l ，根据多普勒效应，它们之问有如下关系：()⎥⎦⎤⎢⎣⎡++≈2101cos cos 1ϕϕυc f f (式中c 为光速） 根据上述的近似公式，可以设计出激光多普勒光纤流速测量系统，如下图所示。
υυc设激光光源频率为f 0，经半反射镜和聚焦透镜进入光纤射入到被测物流体，当流体以速度υ运动时，根据多普勒效应，其向后散射光的频率为f 0+Δf或f 0-Δf（视流向而定），向后散射光与光纤端面反射光（参考光）经聚焦透镜和半反射镜，由检偏器检出相同振动方向的光，探测器检测出端面反射光f 0与向后散射光f 0+Δf或f 0-Δf的差拍的拍频Δf，由此可知流体的的流速。
各种光源调光原理最新
实物图片
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LED灯调光原理示意图
——后沿相位调光2
后沿 相位 调光 器
后沿相位调光
实物图片
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0-10V调光
●0-10V 调光装置内有两条独立电路，一条为普通的 电压电路，用于接通或关断至照明设备的电源，另 一条是低压电路，它提供参考电压，告诉照明设备 调光级别，0-10V 调光控制器之前常用在对荧光灯 的调光控制上，现在，因为在LED 驱动模块上加上 了恒定电源，并且有专门的控制线路，故0-10V 调 光器同样可以支持大量的LED 照明灯。但应用缺点 也非常明显，低电压的控制信号需要额外增加一组 线路，这对施工的要求大大提高。(0-10V不是供电 电压是控制电压，这种控制方式属于模拟调光）
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节能灯开关原理示意图
电源
开关继电器
实物图片
9
节能灯调光原理示意图
——220V调光
后沿 相位 调光 器
可调 光节 能灯
后沿相位调光
实物图片
GE 20W 可调光节能灯
PHILIPS 20W 可调光节能灯
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电子低压灯调光原理示意图
——后沿相位调光
后沿 相位 调光 器
后沿相位调光
电子 变压 器
实物图片
实物图片
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LED灯调光原理示意图
——0-10V调光（恒压）
电源
0-10V 调光模块
实物图片
Schneider 0-10V调光模块
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LED灯调光原理示意图
——0-10V调光（恒流）
电源
0-10V 调光模块
实物图片
Schneider 0-10V调光模块
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从模拟调光到要求精度更高的PWM 调光，满足更多场所对调光的需求
光学信号的调制
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
光的调制解调
光的调制解调是指通过改变光信号的某些特性来传输信息，并在接收端解调恢复原始信息的过程。
光的调制可以通过改变光的强度、频率、相位或极化状态来实现。
常用的光的调制技术包括强度调制、频率调制、相位调制和极化调制。
强度调制是最常见的光调制技术，它通过改变光的强度来传输信息。
光的强度可以通过改变光源的电流、电压或光源与调制器之间的距离来调制。
频率调制是利用改变光信号的频率来传输信息。
常见的频率调制技术包括频率偏移调制和频率调制。
相位调制是通过改变光信号的相位来传输信息。
常见的相位调制技术包括相位偏移调制和相位调制。
极化调制是通过改变光信号的极化状态来传输信息。
极化调制可以通过改变光信号的偏振角度、偏振方向或偏振态来实现。
在接收端，解调器会解析接收到的光信号，并恢复原始信息。
解调的方法通常与调制的方法相对应。
例如，在强度调制中，接收端可以通过测量光的强度来解调信息；在频率调制中，接收端可以通过测量光
信号的频率来解调信息。
光的调制解调在光通信、光纤传感、光存储等领域有着广泛的应用。
它具有高带宽、低损耗、抗干扰性强等优点，因此被广泛应用于高速、远距离的数据传输和通信系统中。
各种光源调光原理
实物图片
可调光 LED灯
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LED灯调光原理示意图
——后沿相位调光2
后沿 相位 调光 器
实物图片
后沿相位调光
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0-10V调光
●0-10V 调光装置内有两条独立电路, 一条为普通的 电压电路, 用于接通或关断至照明设备的电源, 另一 条是低压电路, 它提供参考电压, 告诉照明设备调光 级别, 0-10V 调光控制器之前常用在对荧光灯的调光 控制上, 现在, 因为在LED 驱动模块上加上了恒定电 源, 并且有专门的控制线路, 故0-10V 调光器同样可 以支持大量的LED 照明灯。但应用缺点也非常明显, 低电压的控制信号需要额外增加一组线路, 这对施工 的要求大大提高。(0-10V不是供电电压是控制电压, 这种控制方式属于模拟调光）
● (3)能提供更大的调光范围和更好的线性度。PWM调光频率 一般为200Hz（低频调光）～20kHz以上（高频调光），只 要PWM调光频率高于100Hz，就观察不到LED的闪烁现象
● (4)PWM 波调光可通过改变高低电平的占空比来任意改变 LED 的开启时间， 从而使亮度调节的档位增多
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LED灯调光原理示意图
本次培训目的
通过本次培训，对市面上各大主流 调光方式有个大概认识了解，可以 了解各个调光方式的特性，适用范 围；并且能熟练运用到工作当中去
各大主流调光方式
●前沿切相（FPC),可控硅调光 ●后沿切相（RPC)MOS 管调光 ●0-10V调光 ●PWM（波宽控制调光Pulse Width Modulation）调光 ●DAIL调光 ●DMX512调光
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PWM原理图
● 简单点说, 假如需要一个1V0.6A的输出, 而实际上只有一个1V1A ● 的输出, 那么只需要把1V1A的输出接通0.6秒, 再断开0.4秒, 然后继续接
调制光源
为了实现系统的大容量、超长距离传输，除了在衰耗方面满足要求之外（使用光放大器），还必须满足色散方面的要求。
传统的直接调制方式因会产生啁啾声而严重限制了系统的传输距离，为此WDM系统通常采用外调制方式。
本章将介绍外调制方式的工作原理，并讨论了目前已经实用化的电吸收调制光源与M-Z外调制光源的工作原理。
§4.1 WDM系统对光源的要求WDM系统的超长距离传输对光源器件提出了相当苛刻的要求。
1．稳定的定波长光源所发射的光波长必须符合G.692规定的标称波长，其偏差应在规定范围内，如不超过±0.08nm范围；只有这样才能在有限的光波范围内容纳众多数量的复用通道信号。
光源发射的波长应该非常稳定，即随温度变化、时间的增长所发生的偏移越小越好。
2．高色散容限为了满足超长距离传输的要求，光源器件应具有很高的色散容限。
因为系统的传输距离既可能会受到系统衰耗的限制，也可能会受到系统色散的限制；而在高码速率传输的情况下，往往是色散受限占主要地位。
光放大器的使用只是解决了衰耗受限的难题(因它未对光脉冲进行波形处理)，色散受限的难题解决可选用色散系数较低的光纤光缆，或选用高色散容限的半导体激光器，[url=/]魔兽sf[/url]或采用色散补偿的办法来解决。
3．低啁啾我们已经讲过，如果采用传统的直接调制方式，半导体激光器工作在高码速率时会产生所谓啁啾声，啁啾声使光源的发射波长发生偏移，破坏了系统的正常工作；因此应该减小或避免啁啾声现象，即WDM系统中的光源器件必须具有很低的啁啾声系数。
§4.2 调制方式1．外调制的必要性要想使传输的光波携带信息，必须对其进行调制。
最常用的调制方法是直接调制，即用电脉冲码流直接改变光源的工作电流，使之发出与电脉冲码流相对应的光脉冲码流。
直接调制方法的优点是比较简单易行，所以广泛用于较低传输速率的场合；但当传输速率很高如2.5Gb/s或2.5Gb/s以上时，会出现啁啾声现象。
光源及光调制解调实验报告总结
光源及光调制解调实验报告总结
本实验旨在探究光源的原理和光调制解调的过程。
通过实验，我们了解到光源是指产生光能量并将其转化为可见光的装置。
实验过程中，我们使用了不同类型的光源，并对其亮度、颜色、波长等参数进行了测量和比较。
在光调制解调实验中，我们通过使用光调制器将输入信号调制到光信号中，然后使用光解调器将光信号解调回原始信号。
实验过程中，我们探究了调制和解调的原理、方法和技术，并对光调制解调系统进行了性能测试和分析。
通过本次实验，我们得出了以下结论：光源的选择直接影响到光调制解调系统的性能表现，不同类型的光源具有不同的特点和优势；光调制解调技术在光通信和光传感等领域具有广泛的应用前景，其稳定性和高速性能对于实际应用至关重要。
总体而言，本次实验通过对光源及光调制解调技术的学习和实践，使我们深入了解了光源的原理和光调制解调的过程。
这为我们进一步研究和应用光通信和光传感等相关领域提供了基础和指导。
光纤通信系统中的信号调制与解调技术
光纤通信系统中的信号调制与解调技术作为现代通信系统中的重要组成部分，光纤通信系统通过利用光纤传输光信号来实现高速、远距离的数据传输。
而在光纤通信系统中，信号调制与解调技术起着至关重要的作用。
信号调制与解调技术是将要传输的信息信号转换为适合光纤传输的光信号，并在接收端将其解码为原始信号的过程。
本文将介绍光纤通信系统中常用的信号调制与解调技术。
一、调制技术1. 直接调制直接调制技术也称为直接脉冲调制（Direct Modulation），是一种将基带信号直接调制到激光器输出光中的方法。
这种调制技术简单、成本低廉，因此被广泛使用。
在直接调制中，激光器的发射功率会随着输入信号的变化而调制，从而实现信息的传输。
然而，直接调制技术由于激光器的非线性特性，存在调制深度较小、色散增加以及相位噪声等问题。
2. 频率调制频率调制技术（Frequency Modulation）通过改变激光的频率来传输信息。
在频率调制中，基带信号通过改变光源的频率得到调制，然后将调制后的光信号发送到光纤上进行传输。
频率调制技术具有调制深度大、抗调制深度失真、抗色散性能好等特点，因此在某些特殊应用中得到广泛应用。
3. 相位调制相位调制技术（Phase Modulation）是利用改变激光的相位来传输信息的一种调制方法。
相位调制技术通过改变信号导致的相位变化，将信息编码到光信号中。
相位调制技术具有调制深度大、抗色散性能好等特点，在光纤通信系统中被广泛应用。
二、解调技术1. 直接检测直接检测技术（Direct Detection）是一种常见的光纤通信系统解调技术。
该技术利用光电探测器直接将光信号转化为电信号。
在接收端，光信号经过光电探测器的转换，得到一串电信号，然后进行信号放大和滤波等处理，最终获得原始信号。
直接检测技术具有结构简单、成本较低的优势，但其带宽受限，适用于低速率的光纤通信系统。
2. 相干检测相干检测技术（Coherent Detection）是一种高性能的光纤通信系统解调技术。
光源的调制和光发射机
第四章 光源的调制和光发射机
张驰振荡和电光延迟的后果是限制调制速率，当最高调制 频率接近张驰振荡频率时(f调max＝fr)，波形失真严重，会使 接收在抽样判决时增加误码率，因此，实际使用的最高调制频 率应低于张驰振荡频率。
电光延迟要产生码型效应：当电光延迟时间 t d 与数字调制 的码元持续时间 T / 2 为相同数量级时，会使“0”码过后的第一 个“1”码的脉冲宽度变窄，幅度减小，严重时可能使单个“1” 码丢失，这种现象称“码型效应”如图4.5所示。
一、对光发射机的要求
1、有合适的输出光功率 光发射机的输出光功率，通常是指耦合进光纤的功率，
亦称入纤功率。入纤功率越大，可通信的距离就越长，但太 大也会使系统工作于非线性状态，对通信产生不良影响，甚 至烧坏光接机的PIN管，这要根据实际情况进行设计，同时 要求光功率稳定度在5～10%。
第四章 光源的调制和光发射机
图4. 为保证输出光功率的稳定，图4.
第四章 光源的调制和光发射机
下面简单介绍常用的二种间接调制器。 1、电/光调制器
电－光调制器的基本工作原理是晶体 的线性电光效应，电光效应是指：电场 引起晶体折射率变化的现象。能够产生 电光效应的晶体称为电光晶体。
如令Δｎ为电光晶体折射率由外加电 场 引E 起的变化，它可随 成E 线性变化， 也可随E成平方变化（非线性）。在调制 器中，主要利用电光晶体Δｎ的线性变化 项，称帕克耳效应。（Pockel's effect）。
采用间接调制可克服上述缺点，尤其在调制速率上，至少可提高一个数量级。
至少可提高一个数量级。 当环境温度升高时，LD的管芯和热沉温度也升高，使具有负温度系数的热敏电阻RT的阻值减小，电桥失去平衡。
3所示，它是根据某些“电/光”或“声/光”晶体的光波传输特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物理现象而提出的一种调制 方式。 PLD↘→Upd↘→(Upd+VR2+VR)↘→UA↖→Ib↖→PLD↖ 当三极管V1、V2的截止频率fr≥4. 55μm附近，光谱单色性要好，即谱线宽度要窄，以减小光纤色散对带宽的限制。 可在光源二极管上反向并联一只肖特基二极管，以防止反向冲击电流过大。 对光源的直接调制，具有简单方便等优点，但这种调制方法会使得激光器的动态谱线增宽，造成在传输时色散增大，从而限制了通信 容量和传输速率。 LD驱动电路
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大气中存在的多种气体分子、尘埃、烟雾、湿气等使部分辐射能 量被吸收、转换、辐射，使辐射能衰减或改变原来的传播方向。 结果：导致测量精度降低或者无法进行测量。
大气分子吸收：不同分子的结构不同，其光谱吸收特性不
同。
大气分子散射
空气湍流效应：湍流状态使光辐射在传播过程中随机 地改变其光波参量，出现光束截面内的光强闪烁、光 束弯曲和漂移、光束弥散、畸变以及相干性退化等现 象。
10
光的产生方法
（4）热发光：物体加热到一定温度时的发光。热辐射是一 种能达到平衡状态的辐射。辐射的频率与强度取决于热 平衡的温度，达到热平衡时的辐射就是所谓的黑体辐 射。
（5）生物发光：萤火虫、发光细菌等的生物发光。 （6）阴极射线发光：由电子束激发荧光物质发光，如电视
机的显像管。
11
光源选择的基本要求
角内所辐射的能量为该方向上的辐射强度。单位：
W/sr
对各向同性的点光源，所有方向发射的总辐射通量为：
e 4I e
1
辐射的基本物理量：
辐出度：面辐射源单位面积发射出的辐射通量。单位：
W/m2
Me
de dA
辐射亮度：扩展辐射源在给定方向上单位立体角、单 位投影面积内发出的辐射通量。单位：W/(sr.m2)
12
发光二极管
概况
（1）实质是一个PN结，在PN结上加正向电压，流过一
定电流，就会发出光束。 （2）LED(Light Emiting Diode) 电致发光。 （3）发光的颜色取决于材料；变色发光二极管（随通过的
电流大小而改变颜色）。 （4）可用于显示、照明、信号光源等。
13
特点 －发光亮度与正向电流成正比例关系 －响应速度极快 －正向电压低，耗电少 －体积小、重量轻、抗冲击、耐振动、寿
定量分析光与物质相互作用所产生的光电效应。
辐射的基本物理量：
辐射能：一种传播电磁波的能量，当辐射能被物质吸
收时，可以转化成其它形式的能量。符号表示：Qe,单
位辐：射焦通耳量：(J)单位时间内e流 d过dQte面积元dA的辐射能量，单
位为瓦特。
Ie
d e d
辐射强度: 点辐射源在给定方向上单位时间单位立体
M eb (T )
2hc2 5 (e hc / kBT
1)
斯忒藩-玻尔兹曼定律
M eb(T )
M eb (T )d
0
2hc 2
d T 4
0 5 (ehc / kBT 1)
黑体的辐射出射度只与黑体的温度有关，而与黑体的其它性质无关。
5
光辐射的度量
量。单位：坎德拉(cd)
Iv
d v d
发光效率： 光源发射的总光通量与提供的功率之比为 发光效率。
v
Qv P
100%
4
热辐射基本定律
物体热辐射：靠加热保持一定温度使内能不变而持续辐射的辐射 形式，凡能发射连续光谱，且辐射是温度的函数的物体叫热辐射体。
普朗克辐射定律：黑体表面向半球面空间发射波长为λ的光 谱辐射度是黑体温度和波长的函数。
（1）光谱特性要求：光源发光的光谱特性必须满足检测系统的要求 。 （2）发光强度要求：确保光电测试系统的正常工作，光源强度过低，
系统获得信号过小，无法正常测试，光源强度过高，又会导致系统工 作的非线性 （3）稳定性要求：一般要求时，可采用稳压电源供电。当要求较高时， 可采用稳流电源供电。 （4）其它方面要求：如灯丝的结构和形状；发光面积的大小和构成； 灯泡玻壳的形状和均匀性；光源发光效率和空间分布；激光测量：漂 移、光斑大小、光形状等。
Le
Ie
dA cos
辐射效率：光源所发出的辐射通量和外界提供给光源
的功率之比。
e
Qe P
100%
2
光度学中的各物理量在光谱的可见波段才有意义。人眼对 各种波长光线的视觉灵敏度不同，相同光能量的各种波长 光线所产生的视觉效果不同。
光度学的基本物理量：
光谱辐射度：辐射源所辐射的某一波长的单色光的辐 射能量 。
辐射本领：辐射表面在单位波长间隔单位面积内所辐射的通量。
M
'
(, T
)
d e
ddA
吸收本领：吸收本领是在波长 到 d间隔内被物体吸收
的通量与入射通量之比，与物体的温度及波长有关。
(, T
)
d
' e
d e
() ()
6
4.2 光辐射在空气中的传播
光电测量中的光波多在空气中和光学玻璃中传播。由于在光电检 测中通常以空气为信道，大气构成成分的复杂和不稳定性影响光束 的特性，影响测量效果。
命长、单色性好 －缺点:发光效率低、发光面积小，发出短
波光的材料极少
14
外形和结构
外形
结构
外壳材料：金属、陶瓷、全树脂
15
LED发光机理
LED发光机理是电致发光。 P型半导体与N型半导体接触时， 载流子的扩散运动和由此产生内电 场作用下的漂移运动达到平衡状态 形 成 P-N 结 。 如 果 在 P-N 结 上 施 加 正向电压，则促进了扩散运动的进 行。即从N区流向P区的电子和从P 区流向N区的空穴同时增多，于是 有大量的电子和空穴在P-N结中相 遇复合，并以光和热的形式发出能 量。
7Leabharlann 4.3 光源光电测试是采用光电的方法对带有待测信息的光辐射 物体的测试，在任何光电测试系统中，都离不开一定形 式的光源。光源的质量对光电测量起着非常重要的作用。
光源分类：自然光源和人造光源。
一、光的产生和光源选择的基本要求 二、发光二极管 三、激光光源 四、其它光源
8
光的产生和光源选择的基本要求
d d
光通量：光源表面在无穷小时间内发射、传播或接收 所有可见光谱光能定义为光通量。单位：流明(lm)
v
dQv dt
光出度 Mv：面光源表面某点处的面元向半球面空间发 射的光通量与面元面积之比。单位：勒克斯(lx,lm/m2)
3
光度学的基本物理量：
发光强度：点光源在给定方向的立体角内发射的光通
光的产生方式: 温度辐射和发光
（1）平衡辐射：炽热物体－热辐射 物体温度高于绝对零度（-273°C） 温度低时：红外光 温度升高：可见光（白炽灯）
（2）非平衡辐射：发光 外界作用的激发-物体偏离原来的热平衡态－发光
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光的产生方法 （1）电致发光：电能－>光能，原子或离子被电场加速的电
子轰击由低能态跃迁到高能态；当它由受激状态回到低能 态时就会发出辐射 。 （2）光致发光：物体被光直接照射或预先被照射而引起自 身的辐射，光、紫外线、射线等激发而引起的发光 。 （3）化学发光：由化学反应提供能量引起的发光，它是由 化学反应直接引起的发光。如黄磷因氧化而自然发光 。