光电子器件IPPT课件

调制
调制就是对信号源的信息进行处理，使其 变为适合于信道传输的形式的过程
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Why ？ 串口按位（bit）发送和接收字节（基带信号）
RS-232串口通信最远距离是15米 加大传输距离
标准波特率4800 、 9600 、 19.2Kbps 、33.6Kbps 、 56Kbps
提高传输速率
调制
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耦合光功率
耦合区中两根光纤的半径差Dr
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光纤折射率分布
11
2×2光纤耦合器的参数
光功率分配的 P百 2P2P分 11比 0% 0
附加耦合 10lo 损 gP2耗 P 0P1
插入损耗 10lo
gPP0j
串扰
10log
P0 P3
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12
星形耦合器
1
1
M
N
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光耦合器
P1/N P1/N
P1/N
.
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级联光耦合器的损耗
构成一个N×N耦合器所需3 dB耦合器的数量： N
Nc 2 log2 N 一个N×N星形耦合器附加损耗：
附加 1l损 0 o F T lo g 2 N g 耗
其中FT (0~1) 为通过每个3 dB耦合器的附加损耗比。
总损耗 分路损 附耗 加损 1耗 0logFTlN o2gN 10lolN gol2ogF gT loN g10(13.32l2oF gT)loN g
24
Modulator Construction
▪ LiNbO3 Material
cuts:
▪ Z-cut
+- 0.7 fixed chirp
▪ X-cut
Zero chirp, or small fixed chirp applications
-
+
Z -
Z-cut +
Z .
X-cut Waveguide Electrode Electric Field
2×2
N×N
1×N
.
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N×N 星型耦合器
P
P/N
分
路 损 1l0o耗 N 1 g1l0oN g附加损 1耗 0logiN P 1iP nou,it
多根光纤一起熔融技术难度大，主要是众多光纤之间的耦合
响应控制比较困难，因此难以制作大规模的光耦合器
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级联的办法构造大规模光耦合器
log2 N
-
25
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26
Modulator: System Implementation
Optical Input From Laser
Modulator RF In DC Bias In
Optical Output To Fiber Link
Mod Driver Amp
Bias Voltage
PD Output
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5
耦合器的分类
光纤耦合器
波导耦合器
SiO2
衬底
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6
研磨法光纤耦合器原理示意图
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7
2×2 光纤耦合器
锥形区 L
耦合区 W
锥形区 L
拉伸区 2L + W
L：由拉伸时决定 W：由加热的火焰宽度决定
P1和P2跟什么因素有关?
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8
耦合器内的光功率分布：随位移的变化
假设耦合器无损耗
P 2P 0si2n z 是耦合系数
光调制器 光复用器 光放大器 衰减器、环形器、隔
离器和连接器
光滤波器 光开关
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3
1、光纤定向耦合器
P0
P1
P2
将光信号按照一定比例进行功率分配
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4
光纤定向耦合器
一、分类：
标准耦合器(40nm) 宽带耦合器(80nm) 双窗口宽带耦合器(1310/1550nm)
二、原理
• 熔锥型 • 磨抛型 • 波导
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电光相位调制器
➢ 结构
➢ 原理
输入偏振光场: 输出光场:
EexEx0cost)(
E ou e txE x0cot sk0 [n oL 2 L dn o 32V 2 (t)]
应用KDP晶体的纵向电光效应，也可以获得相近的效果。
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Βιβλιοθήκη Baidu22
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Integrated Mach-Zehnder Optical Modulators
➢ 器件结构
x
➢ 工作原理
E ou tE Aco ts (f)E Bco ts (f) 2E Aco fs)c(o ts)(
fp E A E Ban d (V p) V (t)
p P o[V u(tt) ]P o(u 0 )c t 2 o [(V sp)V .(t)]
y z
Bias Voltage
Mod Driver
Output Level
Adj.ustment Driver Crossing
第四章
光电子器件I
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1
光器件与电器件的类比
电线 电阻 二极管 放大器 滤波器 电接插件 开关
光纤 光衰减器 光隔离器 光放大器 光滤波器 光连接器 光开关
调制器
光调制器
三通（多通） 光耦合器
混频器
光波分复用器
频率转换器 光波长转换器
电源
光源
探头
光探测器
集成电路
集成光路
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2
光电子器件II
光纤定向耦合器
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光电子器件II
光纤定向耦合器
光调制器
光复用器 光放大器 衰减器、环形器、隔
离器和连接器
光滤波器 光开关
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2、光调制
基带
信源发出的没有经过调制（进行频谱搬移 和变换）的原始电信号，其特点是频率较 低，信号频谱从零频附近开始
载波
载波是指被调制以传输信号的波形，一般 为正弦波。载波的频率远远高于调制信号 的带宽，否则会使传输信号失真
P 1 P 0 P 2 P 0c2 o zs
z
f1=f2-p/2
f1=f2-p/2
P1和P2与拉伸区宽度有关
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9
耦合器内的光功率分布：随波长的变化
P1和P2与入射波长有关
例如成品上会标注：1550 nm 50 : 50
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10
影响耦合光功率的参数
拉伸区长度2L+W
注入光束的波长
拉伸区内逐渐变小 的光纤半径r
RF Power
Mod Bias and Mod Driver Control Circuitry
Power Control
Amplitude & Crossing Control, Dither Signal
Optical Output Power Monitor
Mod Bias Voltage Monitor
光调制器
利用LiNbO3 晶体的线性电光效应或声光效应， 通过外加激励引起光波导介质折射率变化，进 而引起导波光传播的相位变化，所形成的器件 称为LiNbO3 波导相位调制器
光纤调制器：在纤芯两侧包层区做2个金属电极， 利用光纤材料的Kerr效应，当电极上有外加电 压时，纤芯中将引起双折射效应，从而构成光 相位调制器。石英材料的Kerr效应很弱，但可 以利用光纤长作用区获得足够大的相移。