电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理

2
调 幅
波
c m
c
c m
频
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2 m
谱
频率调制和相位调制━━调频和调相 调频或调相就是光载波的频率或相位随着调制信号的变
化规律而改变的振荡。因为这两种调制波都表现为总相角 (t) 的变化，因此统称为角度调制。
对于调频而言，就是式 ec (t) Ac cos( ct c )
中的角频率ωc 不再是常数，而是随调制信号而变化，即：
Ac J 0 (m) cos(ct c )
Ac J n (m) cos(c nm )t c (1)n cos(c nm )t c n1
可见，在单频正弦波调制时，其角度调制波的频谱是由光载频与
在它两边对称分布的无穷多对边频所组成的。各边频之间的频率
间隔是 m , 各边频幅度的大小 Jn (m) 由贝塞尔函数决定。
如下图是m=1时的角度调制波的频谱。
0.7 7 0.44
mf 1
0.11
c
0.02
m
6 m
角度调制波的频谱
显然, 若调制信号不是单频正弦波, 则其频谱将更加复杂。另外， 当角度调制系数较小（即m<<1）时，其频谱与调幅波有着相同的 形式。
强度调制
强度调制是光载波的强度(光强)随调制信号规律而变化的激
光振荡。
激光调制通常多采用强度调制形式，这是因为接收器(探测
器)一般都是直接地响应其所接收的光强度变化的缘故。
激光的光强度定义为光波电场的平方，其表达式为(光波电
场强度有效值的平方): I (t) e2 (t) Ac2 cos2 (ct c )
于是，强度调制的光强表达式可写为 :
I (t )
的两边频之外，还有低频 m和直流分量。
I (t)
调制信号 载波
t
强度调制
脉冲调制
以上几种调制形式所得到的调制波都是一种连续振荡的 波, 称为模拟式调制。另外, 在目前的光通信中还广泛采用一 种在不连续状态下进行调制的脉冲调制和数字式调制(也称为
e(t) Ac cos(ct c ) cos(msinmt)
sin(ct c ) sin(msinmt)
将式中cos(m sin mt)和sin(m sin mt) 两项按贝塞尔函数展开：
cos(msin mt) J0 (m) 2 J2n (m) cos(2nmt) n1
sin(m sin mt) 2 J 2n 1 (m) sin(2n 1)mt n1
m
m
称为调频系数，kf
称为比例系数。
则调制波的表达式为：e(t) Ac cos(ct m f sin mt c )
同样，相位调制就是相位角不再是常数，而是随调制信
号的变化规律而变化，调相波的总相角为：
(t) ct c k a(t) ct c k Am cosmt
则调相波的表达式为：
知道了调制系数m，就可得各阶贝塞尔函数的值。 将以上两式代入利用三角函数关系式：
sin
sin
1 2
cos( ) cos( )
cos
cos
1 2
cos(
) cos(
)
可得：e(t) Ac J0 (m) cos(ct c ) J1(m) cos ( c m )t c J1(m) cos (c m )t c J 2 (m) cos (c 2m )t c J 2 (m) cos (c 2m )t c
目录
• EOM的定义 • 电光调制的分类 • EOM的种类及应用 • EOM的工作原理 • EOM的特性参数 • EOM的操作方法 • EOM在本次试验中的作用
EOM的定义
• EOM，全称Electrooptic Modulator，即电 光调制器，利用电光效应工作的光调制器。 将信息加载于激光的过程称之为调制,完成 这一过程的装置称为调制器,其中激光称为 载波；起控制作用的低频信息称为调制信 号。电光调制属于外调制，即在激光器外 的光路中进行调制。
e(t) Ac cos( ct m cos mt c )
式中，m k Am 称为调相系数。 调频和调相波的频谱。由于调频和调相实质上最终都是调制总
相角，因此可写成统一的形式
e(t) Ac cos ct msinmt c
利用 cos( ) cos cos sin sin 三角公式展开，得：
(t) c (t) c k f a(t)
若调制信号仍是一个余弦函数，则调频波的总相角为：
(t) (t)dt c c k f a(t) dt c
ct k f a(t)dt c ct k f (Am cosmt)dt c
ct mf sin mt c
其中
mf
k f Am
目前光通信领域所用的电光调制器大多是 铌酸锂材料做的光波导强度调制器。
电光调制的分类
电光调制按其调制的性质可以分为调幅、调频、调相及强度调 制等。 振幅调制
振幅调制就是使载波的振幅随着调制信号的规律而变化的振荡， 简称调幅。 设激光载波的电场强度为：
ec (t) Ac cos(ct c )
如果调制信号是一个时间的余弦函数，即：
2
得：
e(t)
Ac
c os ( c t
c )
ma 2
Ac
c os( c
m )t
c
ma 2
Ac
c os( c
m
)t
c
式中，ma Am Ac 称为调幅系数。可见调幅波的频谱是由三
个频率成分组成的，其中，第一项是载频分量，第二、三项
是因调制而产生的新分量，称为边频分量 。
ma Ac 2
Ac
ma Ac
a(t) Am cosmt
其中 Am 和 ωm 分别是调制信号的振幅和角频率，当进行激光振幅 调制之后，激光振幅 Ac 不再是常量，而是与调制信号成正比。
其调幅波的表达式为：e(t) Ac 1 ma cosmtcos(ct c )
利用三角公式： cos cos 1 cos( ) cos( )
Ac2 2
1 k pa(t)
cos2 (ct
c )
式中，k p 为比例系数。设调制信号是单频余弦波 a(t) Am cos(mt)
将其代入上式, 并令 k p Am mp (称为强度调制系数)
I (t)
Ac2 2
1 mp cosmt
cos2 (ct c )
光强调制波的频谱可用前面所述类似的方法求得，但其结果 与调幅波的频谱略有不同，其频谱分布除了载频及对称分布