课件 第六章 光电信号的变换及检测技术

1. 光源的调制
分类：
根据调制信号是模拟信号还是数字信号——分为模拟调制 和数字调制。 按调制方式与光源的关系——内调制和外调制 内调制：直接用电调制信号来控制半导体光源的振荡参数（ 光强、频率等）——直接控制光源的电信号； 优点：实现简单 缺点：调制速率受限 外调制：通过外加的光调制器，对光波的幅度、频率及相位 等进行调制 优点：适合于高速率，应用较多。 缺点：系统相对复杂
1. 光源的调制
调制波及调制的分类
设某交流波的瞬时值a (t )由下式表示
a(t ) a 0 sin(t ) a 0 sin(2ft ) a 0 sin
(6-59)
2f 为圆频率；
a0 为交流波的振幅；
为初相角；
为相位角；
f 为频率；
调制可分为三类，调幅( a0)、 调频( f 或 )和调相( )。实 际上常产生混合调制，如调幅、 调相同时存在或调幅、调频同时 存在等调制形式。
6.4.1 一般光电信号的调制
二. 光电信号调制的途径
1. 对光源发光进行调制 2. 在光源与光电器件的途径中进行调制 3. 对光电器件产生的光电流进行调制
例如：在光电管中，调制是通过在阴极和阳极间侧向附加交变的电 场或磁场实现。 在光电倍增管中，光电信号的调制可以在任何一 级二次极上通过施加交变电压来完成，其调制频率可达105~107Hz左 右。 在光电三极管中，光电信号的调制可以在基极上加调制电压 或电流来进行．这样集电极电流受直流集电极电压和调制的基极电 压双重控制，实现了光电三极管的调制。
1. 光源的调制
模拟调制
强度调制
信息信号 时间 振幅调制 时间
时间
频率调制
时间
1. 光源的调制
(4) (6) (5) (2) 抽样值 (1) 时间 脉冲调宽 时间 脉冲调幅 (3) 信息信号
脉冲调制
时间 脉冲调频 时间
脉冲序列的某一参量随低频调 制信号的变化而变化。
数字调制
7 6 5 4 3 2 1 0
光电探测技术
第六章 光电信号的变换 及检测技术
电子科技大学成都学院
微电子技术系 王昱琳
第六章 光电信号的变换及检测技术
6.4 光电技术中的调制技术 6.5 光电检测模式
2
2014/11/18
6.4.1 一般光电信号的调制
调制：将简单的直流信号转换为特定形式的交变信号。
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一．调制检测光信号的优点
(1)可以减少自然光或杂散光对检测结果的影响——这些附 加信号一般为直流信号或者变化很慢。 (2)可以消除光电探测器暗电流对检测结果的影响。 (3)调制检测光信号的方法提供了多种形式的信号处理方 案，可达到最佳检测的设计——有效抑制噪声，实现高 精度的测量。 (4)调制检测光信号的方法还提供了多种调制方案，如调幅、 调频和调相等，从而扩大了应用范围，获得更多的信息。
数字系统与模拟系统相比不受噪声和失真的干扰； 但系统的频带比相应的模拟信号带宽要大的多。
模拟信号电压 数字信号电压
时间
100（4） 1 00 110（6） 011（3） 001（1） 100（4） 11 0 0 11 00 1 1
时间
6.4.1 一般光电信号的调制
三. 光强的调制
1. 光强的电源调制 通过对光源供电电流源的控制可实现光强调制，这属于内 调制的范畴。最简单的调制如控制电流的通断实现激光二 极管输出的有无。 2. 机械式光强调制 斩光器（或切光器）：一个开有缝隙的转盘或者是一个转 动的叶片，可对光束做有控制的物理性阻断，调制频率决 定于缝隙数目和马达转速。也有利用电磁阀动作来达到此 种目的，如电子机械式照相机的可变光阑快门。 3.其它光强调制技术 旋光效应：电光效应、声光效应、磁光效应
4. 在光电器件输出至放大器间进行光电信号的调制
这类调制方法很多，对信号电流或电压进行调制，又叫做电 路调制。如晶体管调制器、场效应管调制器和振子调制器等，把 直流电量转换为交变电量。
1. 光源的调制
在光电测量中，光源的作用： 本身就是被测物体 本身不是被测物体，只是用来寄载测量信息的。 因为测量机理的需要、或者为了便于信号传输、或者为 了获得信噪比增益，等等，需要对光信号进行调制，形成 调制光源。 调制光源：输出参数可调控的光源 调制方法：光强调制 波长或频率调制 相位调制 偏振调制