第六讲光束调制原理

1. 光束调制原理：解决将信息加载到激光上的问题，完成这一过程的装置称为调制器激光称为载波，起控制作用的低频信号称为调制信号2. 内调制：加载信号在激光振荡过程中进行，以调制信号改变激光器的振荡参数，从而改变激光器输出特性以实现调制。

外调制：激光形成之后，在激光器的光路上放置调制器，用调制信号改变调制器的物理性能，当激光束通过调制器时，使光波的某个参量受到调制3. 若调制信号的时间余弦函数为光波成为调幅波 4. 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，因为都表现为总相角的变化，因此统称为角度调制。

频率调制：角频率ω c 不再是常数，而是随调制信号变化5. 强度调制：使光载波的强度（光强）随调制信号规律变化，光束调制多采用强度调制形式，因为接收器一般都是直接响应光强变化。

光强表达式： 6. 前三种调制属于模拟调制，得到的调制波都是连续振荡波。

脉冲调制﹑脉冲编码调制采用不连续状态进行调制。

脉冲调制：先用模拟调制信号对一电脉冲序列的某参量（幅度﹑宽度﹑频率﹑位置等）进行电调制，使之成为已调制脉冲序列。

然后用这电脉冲序列对光载波进行强度调制，得到相应变化的光脉冲序列7. 脉冲编码调制：把模拟信号先变成电脉冲序列，进而变成代表信号信息的二进制编码，再对光波进行强度调制。

实现调制的三个过程： 1.抽样2.量化3.编码：8. 强度调制的特点：能够实现线性解调；使用中极易实现（如对光源进行调制）。

9. 振幅(强度)调制的干扰问题：振幅调制和强度调制有一个共同点——易受干扰，如光源的波动，光信道的漂移等因素均可带来光强的变化，使信号受到干扰。

故强度调制一般用在精度要求不高的场合。

10. 电光调制：电光效应——某些介质的折射率在外加电场的作用下，由于极化现象而出现光学性能的改变，影响到光波在晶体中传播特性的一种现象。

电光效应的实质——在光11. 12. 纵向电光调制： a 、装置的结构简单，工作稳定，不会受到自然双折射的影响，b 、缺点是半波电压太高，高压电源的制作困难。

光调制器的基本原理
光调制器的基本原理
光调制器的基本原理
光调制器，用于控制光的强度，分类电光、热光、声光、全光，基本理论电光效应等。

光调制器是高速、短距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一。

光调制器按照其调制原理来讲，可分为电光、热光、声光、全光等，它们所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-Keldysh效应、量子阱Stark效应、载流子色散效应等。

其中电光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件，它在损耗、功耗、速度、集成性等方面都优于其他类型的调制器，也是目前应用最为广泛的调制器。

在整体光通信的光发射、传输、接收过程中，光调制器被用于控制光的强度，其作用是非常重要的。

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光调制的目的是对所需的信号或被传输的信息进行包括去背景信号、去噪。

光束调制的基本原理
光束调制是一种通过改变光的幅度、频率或相位来传输信息的技术。

它的基本原理是利用调制信号来调整光的强度、频率或相位，以编码所需传输的信息。

在光束调制中，光常常被看作是一系列电磁波，可以用振幅、频率和相位来描述。

振幅调制是最常见的一种调制方式，它通过改变光的强度来携带信息。

具体而言，调制信号被叠加到光源产生的光波上，使得光的强度随时间变化。

接收端可以通过检测光的强度变化来解码传输的信息。

频率调制是另一种常用的调制方式，它通过改变光的频率来传输信息。

调制信号可以改变光的频率，使之在正常频率上方或下方偏移。

接收端可以检测到频率的变化，并解码传输的信息。

相位调制是光束调制中的第三种方式，它通过改变光的相位来传输信息。

调制信号使光的相位发生变化，接收端可以检测到相位的变化并解码信息。

光束调制有许多应用领域。

在通信领域，光束调制用于光纤通信和无线光通信，提供高速、宽带的数据传输能力。

在激光技术中，光束调制用于激光器的调制和控制，以实现精确的输出。

此外，光束调制还在光学传感器、光学成像和光谱分析等领域发挥着重要作用。

总的来说，光束调制利用调制信号来改变光的幅度、频率或相
位，从而传输信息。

它是一种重要的光学技术，具有广泛的应用前景。

光的相位调制原理
光的相位调制是指通过改变光的相位来实现信息的调制和传输。

光的相位是指光波的起始位置相对于某一参考点的偏移量，可以用角度来表示。

光的相位调制可以通过以下几种原理实现：
1. 电光效应：通过将光束经过电场调制器，利用电场的作用使光的相位发生变化。

常见的电光调制器有电光晶体和电光调制器。

2. 磁光效应：通过将光束经过磁场调制器，利用磁场的作用使光的相位发生变化。

常见的磁光调制器有磁光晶体和磁光调制器。

3. 波导相位调制：在光波导管内部通过改变电场的分布来改变光的相位。

常见的波导相位调制器有电极调制器和波导极耦合调制器。

通过以上的相位调制原理，可以实现光的相位的控制和调制，进而实现调制和传输信息。

利用晶体的电光效应，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，可控制光在传播过程中的强度。

强度调制是使光载波的强度(光强)随调制信号规律变化的激光振荡，如图下图所示。

光束调制多采用强度调制形式，这是因为接收器普通都是直接响应其所接收的光强变化。

它由两块偏振方向垂直的偏正片及此间放置的一块单轴电光晶体组成，偏振片的通振方向分别与x,y 轴平行。

根据晶体光学原理， 在电光晶体上沿 z 轴方向加电场后， 由电光 效应产生的感应双折射轴 x' 和 y'分别与 x,y 轴成45°角。

设 x' 为 快轴， y'为慢轴，若某时刻加在电光晶体上的电压为V ，入射到晶体 的在 x 方向上的线偏振激光电矢量振幅为 E ，则分解到快轴 x' 和慢轴 y'上的电矢量振幅为E =E =E/ 2 。

同时， 沿 x' 和 y'方向振动的x' y'两线偏振光之间产生如下式表示的相位差2π0 63-晶体在未加电场之前的折射率-单轴晶体的线性电光系数，又称泡克尔系数636 = 入 3 V从晶体中出射的两线偏振光在通过通振方向与 y 轴平行的偏振片检偏，产生的光振幅如下图分别为E 、E ，则有E =E =E/2，x'y y'y x'y y'y其相互间的相位差为(6 + 爪)。

此二振动的合振幅为E '2 = E 2 + E 2 + 2E E cos (6 + 爪 )x'y y'y x'y y'y= 1 (E 2 + E 2 )- 1E 2 cos 6 4 2 = 1 E 2 (1- cos 6 ) 2因光强与振幅的平方成正比，所以通过检偏器的光强可以写成令比例系数为 1：即6 6I = E '2 = E 2 sin 2= I sin 22 0 2I = I sin 2爪山3Y 0 63V显然， 当晶体所加电压 V 是一个变化的信号电压时， 通过检偏器的光强也随之变化。

光束调制的概念光束调制是一种用于调控和操控光束特性的技术。

通过对光束的幅度、相位、频率等进行调制，可以实现对光信号的编码、解码、传输和处理。

光束调制技术在通信、光电子学、光学传感、激光科学等领域具有广泛的应用。

光束调制的基本原理是通过改变光束的某个或多个特性来实现信息的传输或处理。

常见的光束调制技术包括幅度调制、相位调制和频率调制。

幅度调制是通过改变光束的光强来表示信息。

典型的幅度调制技术包括强度调制和电调制。

强度调制是通过改变光源的光强来传输信息。

一种常见的应用是光纤通信中的直接调制。

光源的光强可以通过改变光源的电流、电压或其他方法来调制。

另一种常见的幅度调制技术是电调制，通过将光信号与电信号相互作用来实现光的幅度调制。

这种技术被广泛应用于光电器件和光纤通信中。

相位调制是通过改变光束的相位来传输信息。

常见的相位调制技术有耦合相位调制和全息相位调制。

在耦合相位调制技术中，光束的相位可以通过改变介质的折射率来调制。

这种技术常用于光波导调制器。

全息相位调制技术利用全息光栅的相位调制效应来实现信息的编码和解码。

这种技术可以实现高速和多通道的信息传输。

频率调制是通过改变光束的频率来传输信息。

频率调制的方法有多种，包括频率移位调制、频率调制调制和频率合成调制。

其中，频率移位调制是通过改变光信号的频率来传输信息。

这种技术常用于光学雷达和频率分割多路复用系统。

频率调制调制是通过改变光信号的频率调制来表示信息。

这种技术在光缆通信、光学传感和光学测距中得到广泛应用。

频率合成调制是通过将多个光束的频率进行调制合成来传输信息。

该技术常用于光通信、光存储和光学计算中。

除了以上介绍的几种常见的光束调制技术，还有其他一些特殊的光束调制技术在特定领域有应用。

例如，光弹调制技术利用光弹效应来实现光的幅度和相位调制。

这种技术在光学显微镜、光学存储器和激光科学中得到广泛应用。

另外，光纤光栅调制技术利用光纤的光束耦合效应来实现光的幅度、相位和频率调制。