直接调制和空间光调制25页PPT

应采用条宽较窄的激光器结构。
5
1.5.2 半导体光源的模拟调制
无论是使用LD或LED作为光源，都要施加偏置电流Ib， 使工作点处于LD后LED的线性工作区。调制线性好坏与 调制深度m有关：
LD： m=
调制电流幅度 偏置电流-阈值电流
LED:
m=
调制电流幅度 偏置电流
6
由这两个图可以看出，m大时，调制信号幅度大，但
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这种方式主要用于光—光转换器件，这种器件 可以用于光学信息处理和光计算机进行图像转换、 显示、存储和滤波。 当写入信号是电信号时，采用电学寻址方式，
主要用于电—光实时接口器件。优点：直接利用
电信号控制输出光的振幅或相位。
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1.6.2 空间光调制器的基本功能
1.变换器功能
（1）电—光转换和串行—并行转换。 例如：待处理的信息来自摄影机或计算机模拟信号，他往 往是一个随时间变化的电信号，为了把该信号输入到光学 系统中去，就要用空间光调制器，一方面把按时间先后串
1
1.5.1 半导体激光器（LD）直接调制原理
由半导体的激光输出特性图可以看出： 半导体激光器有一个阈值电流It，到驱动电流小于It时，激
光器基本上不发光或只发出微弱的荧光；当驱动电流大于It
时，开始发射激光。 其光谱特性图如图：
输 出 功 率 相 对 强 度 高于阈值
低于阈值
驱动电流
波长
2
若把调制信号加到激光器上，就可以直接改变激光 器输出光信号的强度。 半导体激光器调制原理示意图：
线性差；m小时。线性好，但调制幅度小，因此要选
择合适的m值。
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1.5.3 半导体光源的PCM调制
数字调制是二进制数字信

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光学信息处理
第七章 空间光调制器
7．1 概论 7．2 磁光空间光调制器(MOSLM) 7．3 液晶的扭曲效应及薄膜晶体管驱动液晶
显示器(TFT—LCD) 7．4 液晶显示器在非相干光信息处理中的
应用——大屏幕投影电视 7．5 液晶光阀 7．6 线性电光效应和PROM器件 7．7 数字微反射镜器件(DMD)和数字化投影
寻址(adressing)：写入信号把信息传递到SLM上 相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程。 (1)电寻址空间光调制器（EA-SLM ）．
采用电寻址的方法来控制SLM的复数透过率． 常用的电寻址的方式是通过SLM上两组正交的栅 状电极，用逐行扫描的方法，把信号加到对应的 单元上去．电寻址又称为矩阵寻址．
⊙
影响；B单元的磁场与剩 外磁场
⊙
磁方向一致，也不会改变剩磁状态；只有D单元 的外场与剩磁方向相反，若写入信号产生的磁场
足够大，超过矫顽力，则D单元内剩磁的方向反
转，即D单元被寻址。而远离L1，L2交点的单元 则因磁场强度太小而不起作用．
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光学信息处理
图7.4 MOSLM 的工作示意图
40
Hughes，LCLV, Si 向列相液晶
43
Hamamatsu
LiNbO3
16
Micro-channel
PROM
BSO
5.8
10
28
300
60
35
30 ～40 100
12
4 ～16
20
10
50 ～100 100
0.1
16
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一对相邻的行电极和一对列电极之间的区域构成SLM的最 当写入信号为电信号时，采用电寻址的方式
空间光调制器：Spatial Light Modulator(SLM),一种对光波的空间分布进行调制的器件。
小单元——像素 当读出光通过调制器时，其光学参量（振幅、强度、相位或偏振态）就受到空间光调制器各单元的调制，结果变成了一束具有新的光
写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的
透过率分布的过程——寻址。 光寻址是并行寻址方式。
液晶材料：最为广泛的一种电光效应材料。 写入信号把信息传递到SLM上相应位置，以改变SLM的透过率分布的过程——寻址。 电寻址通过条状电极来传递信息，电极尺寸的减小有一个限度，所以像素尺寸也有限度。 按其在系统中的位置区分： input-SLM
对基片表面处理，可使液晶分子平行于基片且 容易排成同一方向。如：摩擦定向方法。
●向列型（nematic）液晶
液晶分子大致以长轴方向平行配到，因此具有一维
●信近息晶 可型以（多空s通m道间ec并tic行的）或液交规晶叉传则播。性排列。此类型液晶的粘度小，应答速度快， 是最早被应用的液晶，普遍的使用于液晶电视、笔记本 按其在系统中的位置区分： input-SLM
●近晶型（smectic）液晶
具有二维空间的层状规则性排列，各层间则有一维的顺 向排列。一般而言，此类分子的黏度大，印加电场的应 答速度慢，比较少应用于显示器上，多用于光记忆材料 的发展上。
●胆甾型（cholesteric）液晶
此类型液晶是由多层向列型液晶堆积所形 成，为向列型液晶的一种，也可以称为旋 光性的向列型液晶,因分子具有非对称碳中 心，所以分子的排列呈螺旋平面状的排列， 面与面之间为互相平行，而分子在各个平 面上为向列型，液晶的排列方式，由于各 个面上的分子长轴方向不同，即两个平面 上的分子长轴方向夹着一定角度；当两个 平面上的分子长轴方向相同时，这两个平 面之间的距离称为一个pitch(螺距）。 cholesteric液晶pitch的长度会随着温度的 不同而改变，因此会产生不同波长的选择 性反射，产生不同的颜色变化，故常用于 温度感测器。

Ex (t) A1 cos t 1M (t) 01 Ey (t) A2 cos t 2 M (t) 02

Ex A1
2



Ey A2
2


2
Ex Ey A1 A2
cos (t )

sin 2
(t)
调制信号角频率
强度调制
设两个调相波的场强振幅矢量分别为A1和A2，
1）若A1和A2正交，且和它们中间的一个偏振器的偏振轴成某 一角度，则这两个光波在调制器输出端会发生干涉。若这一角
度为45o，并设合成后振幅为A12，则合成后的光强为
I (t)

1 2
A122

1 4
A12

A22

2 A1 A2
cos (t )
2）若A1和A2相互平行，则有
I (t)

1 2
A122

1 2
A12

A22

2 A1 A2
cos (t )
偏振调制
在一定条件下，可以利用两个调相波构成偏振调制器。 假设两个同频率的光载波传播方向相同，偏振方向相互垂直， 则这两个调相波可以分别表示为
3
i, j1
1 n2
ij



1 n2
ij
xi
x
j
1


1 n2
ij

3
ijk Ek
k 1
(i, j 1, 2,3)
外加电场在相应坐标方向的分量
晶体的线性电光张量元
3.2 电光效应
下标的简化

SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字系列) PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy，准同步数字系列)
UP DOWN BACK
共15页 24
2、编码器可分为信源编码和（ 信道编码 ）两部分
3、阐述光源半导体激光器LD和半导体发光二极管LED的主要区 别和作用。
高于阈值 低于阈值
0
850 950 1050
波长(m)
半导体激光器的输出特性
半导体激光器的光谱特性
获得线性调制，使工作点处于输出特性曲线的直线部分，必须在 加调制信号电流的同时加一适当的偏置电流Ib，这样就可以使输出的 光信号不失真。
UP DOWN BACK
共15页 15
C
LD
L
直流偏置
~ 调制信号
共15页 5
UP
DOWN
BACK
第3章知识归纳
调制： 激光调制：利用要传递的信息作为调制讯号去改变激 光的某一参数，使其参数按调制信号的规律变化过程， 参数振幅、强度、相位、频率等。 强度调制 1.定义：利用调制信号去改变激光强度，使光强按调制信号的 规律变化。 I 2.方法： mp 1 I (t ) 0 (1 m p sin mt ) cos 2 c t 2 电光调制：利用晶体的电光效应和偏光的干涉原理使Ｉ — Ｖ变化
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UP
DOWN BACK c , c m , c 2 m
电光调制器：电场控制 （克尔效应或泡克耳斯效应） 时间调制器 磁光调制器（磁光效应） 声光调制器：用超声信号驱动
幅度大而速度快的光强时间调制器可 作光开关 幅度大而有规律的光方向时间调制器可作光扫描器