第四章(修改)要点分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 3．电光相位调制 　起偏器偏振方向平行于晶体的感应主轴x’(或者y’),入射晶体后，只有沿x’(或者y’)方向的偏振，外电场不改变出射光偏振状态，仅改变相位。 图 电光相位调制原理图 3．电光相位调制 3．电光相位调制 其中相位调制系数： 3．电光相位调制 （４）评价调制器质量的几个指标 半波电压：与电光系数成反比，与晶体长度、厚度及光波波长有关。几伏到几百伏。 透射率要高 消光比要大：晶体质量与加工精度有关。 §4-3 声光调制 1. 物理基础 声波：弹性波，激起介质中各质点沿声波传播方向振动，介质的密度呈疏密相同的交替变化，介质折射率发生相应的周期变化。形成相位光栅（光栅间距或者常数=声波波长），导致衍射光（强度、频率、方向等）变化。 图3-1 超声行波在介质中的传播 1. 物理基础 声光介质中质点随时间的位移 行波： 驻波： 声波角频率 ，波矢 ，速度 ，运 动的声光栅是静止的。 光弹性效应：超声波（机械应力波）作用在声光介质上会使介质产生机械形变，从而引起折射率发生变化。 1. 物理基础 行波时： P是光弹性系数，S是弹性应变场振幅 1. 物理基础 驻波时： 声驻波在一个周 期内出现两次介 质疏密层，则光 通过该介质后， 调制光的调制频 率将为声频的两 倍。 图3-2 超声驻波 2. 声光调制器的典型结构原理 四部分组成： （1）驱动电源：电声换能器工作 （2）声光介质： （a）介质的品质因素要大 ， 是折射率，光弹性系数，声 速，密度 (b) 对声波的吸收要小 吸收系数 2. 声光调制器的典型结构原理 (3) 换能器：将电信号转化为超声信号的元件 压电晶体：石英，LiNbO3 压电半导体：CdS, ZnO等 依赖于声光介质（声阻匹配） (4) 吸声或者反射材料 超声行波用吸声材料；超声驻波用反射材料 3. 声光互作用的两种类型 （a）Raman-Nath型声光调制器 超声频率较低，光波垂直于声场传播方向，光声相互作用长度L较短时 图3-3 拉曼-纳斯衍射 图3-4 垂直入射情况 3. 声光互作用的两种类型 光衍射角 ： 衍射光强度： 光频率： 3. 声光互作用的两种类型 (b) Bragg型声光调制器 声波频率较高，L较大，不是垂直入射，当入射光与声波面间夹角满足一定条件只出现0级和+1级（或者-1级）的衍射光--------布拉格衍射 3. 声光互作用的两种类型 图1. 3-5 布拉格声光衍射 3. 声光互作用的两种类型 图1. 3-6 产生布拉格衍射条件的模型 3. 声光互作用的两种类型 衍射光与入射光之比： P是光弹性系数，S是弹性应变场振幅 3. 声光互作用的两种类型 所以 其中 是超声强度，Pa超声驱动功 率，L，H是换能器长度和宽度。 结论：L大，H小，Pa大，M大，则衍射强 4. 声光调制器的工作原理和调制带宽 图3-11 声光调制器结构 4. 声光调制器的工作原理和调制带宽 图 声光调制器 4. 声光调制器的工作原理和调制带宽 超声偏置 图1. 3-12 调制特性曲线 4. 声光调制器的工作原理和调制带宽 由布拉格方程 得： 分别为光束腰半 径，折射率，声束宽度。 结论：L大，调制带宽小 §4-4 直接调制 把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源（LD，LED），获得已调制的信号。光通信，包括视频话音。 1. 半导体激光器直接调制原理 2. 半导体发光二极管的调制特性 1. 半导体激光器直接调制原理 图4-1 半导体激光器的输出特性 图1. 5-2 半导体激光器的光谱特性 1. 半导体激光器直接调制原理 图1. 5-3 半导体激光器调制 思考题 1，我们所说的o光和e光是固有的还是光和晶体共同作用的结果，如果把通过晶体的o光导出再次射入晶体，是否会再次分为o光和e光? 2，单轴晶体光轴方向的折射率为ne吗？ 3，什么是快轴和慢轴，光轴，它们的区别是什么？ 思考题 4，当一束光通过四分之一波片时，o光和e光相差π/2的相位差，如果用复振幅表示出射光，那么π/2的相