3.2 电光调制
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与之相应的输出光强为：
y’
y
2 *A 2 2 I E E [exp i 1 ][exp i 1 ] 2 A sin 2 2
注意要用到：
eix eix cos x 2
x 1cos x sin 2 2
I 1 T J ( ) sin ( 2 n 1 ) t 2 n m m 1 I 2n 0 i
但输出的调制光中含有高次诣波分量，使 调制光发生畸变。为了获得线性调制，必须将 高次谐波控制在允许的范围内。
25
一、强度调制
1. 纵向电光调制 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
利用贝塞尔函数恒等式展开
I 2 sin ( ) Ii 2
1 cos 2 x 2 sin x 2
sin( sin t ) 2 J ( ) sin ( 2 n 1 ) t m m 2 n m 1 m
n 1
26
一、强度调制
1. 纵向电光调制 得
T(%) 100
调制的目的：利用调制ห้องสมุดไป่ตู้递信息。
如果在调制过程中波形失真，使调制 的信号不能还原——达不到目的。
0 V1 透射光强 V 时间 V
调制电压
31
一、强度调制
1. 纵向电光调制
为了获得线性调制，可以 通过引入一个固定的 /2相位延 迟，使调制器的电压偏置在T＝ 50％的工作点上。常用的办法 有两种：
100 透过率 (%) 50
透射光强
时间
0 调制电压 V/2
V
电压
30
一、强度调制
1. 纵向电光调制 其一，除了施加信号电压之外，再附加一个 Vλ/4 的固定偏压，但会增 加电路的复杂性，且工作点的稳定性也差。
自然光
x -y z
输出光
？
29
一、强度调制
1. 纵向电光调制
其二，在光路上插入一个1／4波片其快慢轴与晶体主轴x成45o 角，使Ex’和Ey’二 分量间产生 /2 的固定相位差。则总相位差
Vm sinωmt 是外加调制信号电压。
27
一、强度调制
把
V m sin t sin t m m m 2 V 2
1. 纵向电光调制
代入到调制的透过率中
T
I 2 1 m T sin ( sin t ) [ 1 sin( sin t )] m m m I 42 2 i
39
一、强度调制
利用泡克耳斯效应实现电光调制可以分为两种情况。 一种是施加在晶体上的电场在空间上基本是均匀的，但在时间上是变 化的。当一束光通过晶体之后，可以使一个随时间变化的电信号转换成
光信号，由光波的强度或相位变化来体现要传递的信息，这种情况主要
应用于光通信、光开关等领域。 另一种是施加在晶体上的电场在空间上有一定的分布，形成电场图像， 即随x和y坐标变化的强度透过率或相位分布，但在时间上不变或者缓慢变 化，从而对通过的光波进行调制。
当光通过长度为L的晶体后，由于电光效应，E x’和E y’二分量间就产生了一 个相位差 ，则
A E L x
A E L exp i y
35
一、强度调制
1. 纵向电光调制
x
x’
45o 45o
A ( E ) [exp i 1 ] y0 2
怎么来的？
3 2 n 63 0
33
一、强度调制
1. 纵向电光调制
V 1 V T sin ( ) [ 1 cos ]
2
2 V
2
V
T (%)
T称为调制器的透过率。从而
可以画出光强调制特性曲线。
0 V
32
一、强度调制
1. 纵向电光调制 在一般情况下，输出的光强和调制电压并不是线性关系－波形失真。
34
一、强度调制
1. 纵向电光调制 将出射光强与入射光强相比，得：
I 2 V 2 T sin ( ) sin ( ) I 2 2 V i
3 3 2 2 n E L n V n n 0 63 z 0 63 y x
V V 2
水平偏振输出 ¼波片
入射光
出射光
垂直起偏器
V
调制器
水平检偏器
28
一、强度调制
1. 纵向电光调制
x P1 Ii y z P2 x
入射光
y
L
起偏器 ~V /4波片 检偏器
调制光 Io
V m sin t sin t m m m 2 V 2
△m = Vm/V 是相应于外加调制信号Vm的相位延迟。
《光电子技术》
Photoelectronic Technique
电光调制 周自刚
本讲主要内容
纵向电光调制
一、强度调制
横向电光调制
二、相位调制
40
电光调制的物理基础是电光效应，即某些晶体在外加电场的作用 下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受 到影响而改变，这种现象称为电光效应。 泡克耳斯效应（Pockels)：平面偏振光沿着处 在外电场内的压电晶体的光轴传播时发生双折射现 象，且两个主折射率之差与外电场强度成正比的电 光效应。
A E 0 cos x ct
A E 0 cos y ct
采用复数表示
A E 0 exp i t x c
A E 0 exp i t y c
36
一、强度调制
1. 纵向电光调制 由于光强正比于电场的平方，因此，入射光强度为
2 2 * 2 I E E E 0 E 0 2 A i x y
38
一、强度调制
1. 纵向电光调制（通光方向与电场方向一致）
水平偏振输出
垂直偏振
自然光
x’ y’ x
x
x’ 45o z V 45o
y’
输出光
-y
y
37
一、强度调制
1. 纵向电光调制
沿z轴入射的光束经起偏器变为平行于x轴的线偏振光，进入晶体后(z=0) 被分解为沿x’和y’方向的两个分量，两个振幅(等于入射光振幅的1/ 2 ）和 相位都相等，分别为：
y’
y
2 *A 2 2 I E E [exp i 1 ][exp i 1 ] 2 A sin 2 2
注意要用到：
eix eix cos x 2
x 1cos x sin 2 2
I 1 T J ( ) sin ( 2 n 1 ) t 2 n m m 1 I 2n 0 i
但输出的调制光中含有高次诣波分量，使 调制光发生畸变。为了获得线性调制，必须将 高次谐波控制在允许的范围内。
25
一、强度调制
1. 纵向电光调制 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
利用贝塞尔函数恒等式展开
I 2 sin ( ) Ii 2
1 cos 2 x 2 sin x 2
sin( sin t ) 2 J ( ) sin ( 2 n 1 ) t m m 2 n m 1 m
n 1
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一、强度调制
1. 纵向电光调制 得
T(%) 100
调制的目的：利用调制ห้องสมุดไป่ตู้递信息。
如果在调制过程中波形失真，使调制 的信号不能还原——达不到目的。
0 V1 透射光强 V 时间 V
调制电压
31
一、强度调制
1. 纵向电光调制
为了获得线性调制，可以 通过引入一个固定的 /2相位延 迟，使调制器的电压偏置在T＝ 50％的工作点上。常用的办法 有两种：
100 透过率 (%) 50
透射光强
时间
0 调制电压 V/2
V
电压
30
一、强度调制
1. 纵向电光调制 其一，除了施加信号电压之外，再附加一个 Vλ/4 的固定偏压，但会增 加电路的复杂性，且工作点的稳定性也差。
自然光
x -y z
输出光
？
29
一、强度调制
1. 纵向电光调制
其二，在光路上插入一个1／4波片其快慢轴与晶体主轴x成45o 角，使Ex’和Ey’二 分量间产生 /2 的固定相位差。则总相位差
Vm sinωmt 是外加调制信号电压。
27
一、强度调制
把
V m sin t sin t m m m 2 V 2
1. 纵向电光调制
代入到调制的透过率中
T
I 2 1 m T sin ( sin t ) [ 1 sin( sin t )] m m m I 42 2 i
39
一、强度调制
利用泡克耳斯效应实现电光调制可以分为两种情况。 一种是施加在晶体上的电场在空间上基本是均匀的，但在时间上是变 化的。当一束光通过晶体之后，可以使一个随时间变化的电信号转换成
光信号，由光波的强度或相位变化来体现要传递的信息，这种情况主要
应用于光通信、光开关等领域。 另一种是施加在晶体上的电场在空间上有一定的分布，形成电场图像， 即随x和y坐标变化的强度透过率或相位分布，但在时间上不变或者缓慢变 化，从而对通过的光波进行调制。
当光通过长度为L的晶体后，由于电光效应，E x’和E y’二分量间就产生了一 个相位差 ，则
A E L x
A E L exp i y
35
一、强度调制
1. 纵向电光调制
x
x’
45o 45o
A ( E ) [exp i 1 ] y0 2
怎么来的？
3 2 n 63 0
33
一、强度调制
1. 纵向电光调制
V 1 V T sin ( ) [ 1 cos ]
2
2 V
2
V
T (%)
T称为调制器的透过率。从而
可以画出光强调制特性曲线。
0 V
32
一、强度调制
1. 纵向电光调制 在一般情况下，输出的光强和调制电压并不是线性关系－波形失真。
34
一、强度调制
1. 纵向电光调制 将出射光强与入射光强相比，得：
I 2 V 2 T sin ( ) sin ( ) I 2 2 V i
3 3 2 2 n E L n V n n 0 63 z 0 63 y x
V V 2
水平偏振输出 ¼波片
入射光
出射光
垂直起偏器
V
调制器
水平检偏器
28
一、强度调制
1. 纵向电光调制
x P1 Ii y z P2 x
入射光
y
L
起偏器 ~V /4波片 检偏器
调制光 Io
V m sin t sin t m m m 2 V 2
△m = Vm/V 是相应于外加调制信号Vm的相位延迟。
《光电子技术》
Photoelectronic Technique
电光调制 周自刚
本讲主要内容
纵向电光调制
一、强度调制
横向电光调制
二、相位调制
40
电光调制的物理基础是电光效应，即某些晶体在外加电场的作用 下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受 到影响而改变，这种现象称为电光效应。 泡克耳斯效应（Pockels)：平面偏振光沿着处 在外电场内的压电晶体的光轴传播时发生双折射现 象，且两个主折射率之差与外电场强度成正比的电 光效应。
A E 0 cos x ct
A E 0 cos y ct
采用复数表示
A E 0 exp i t x c
A E 0 exp i t y c
36
一、强度调制
1. 纵向电光调制 由于光强正比于电场的平方，因此，入射光强度为
2 2 * 2 I E E E 0 E 0 2 A i x y
38
一、强度调制
1. 纵向电光调制（通光方向与电场方向一致）
水平偏振输出
垂直偏振
自然光
x’ y’ x
x
x’ 45o z V 45o
y’
输出光
-y
y
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一、强度调制
1. 纵向电光调制
沿z轴入射的光束经起偏器变为平行于x轴的线偏振光，进入晶体后(z=0) 被分解为沿x’和y’方向的两个分量，两个振幅(等于入射光振幅的1/ 2 ）和 相位都相等，分别为：