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鈮酸鋰調(diào)制器， 調(diào)制器的工作原理

來(lái)源：整理 時(shí)間：2023-09-07 00:56:14 編輯：智能門(mén)戶(hù) 手機(jī)版

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1， 調(diào)制器的工作原理

雖然我很聰明，但這么說(shuō)真的難到我了
這個(gè)主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的分段波進(jìn)行操作

調(diào)制器的工作原理

2，電光調(diào)制器的介紹

1電光調(diào)制器是利用某些電光晶體，如鈮酸鋰晶體(LiNb03)、砷化稼晶體(GaAs)和鉭酸鋰晶體(LiTa03)的電光效應(yīng)制成的調(diào)制器。電光效應(yīng)即當(dāng)把電壓加到電光晶體上時(shí)，電光晶體的折射率將發(fā)生變化，結(jié)果引起通過(guò)該晶體的光波特性的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的相位、幅度、強(qiáng)度以及偏振狀態(tài)的調(diào)制.
不能得到強(qiáng)度調(diào)制。自然光通過(guò)光電調(diào)制器后，不能形成固定相位差。

電光調(diào)制器的介紹

3，電光效應(yīng)有哪些

電光效應(yīng)的應(yīng)用在生活中也是隨處可見(jiàn)的，特別是在電子攝影，數(shù)碼攝影，和通訊領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛。例如：1、利用液晶電光效應(yīng)設(shè)計(jì)的兩種特殊的光學(xué)器件——液晶光快門(mén)和液晶透鏡；2、高速相位調(diào)制器可用于相干光纖通訊系統(tǒng)，在密集波分復(fù)用光纖系統(tǒng)中用于產(chǎn)生多光頻的梳形產(chǎn)生器，也能用作激光束的電光移頻器，其中M－Z鈮酸鋰調(diào)制器有良好的特性，可用于光纖有線(xiàn)電視（CATV）系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通訊系統(tǒng)中基站與中繼站之間的光鏈路和其他的光纖摹擬系統(tǒng)。 3、液晶既表現(xiàn)出液體的活動(dòng)性，又表現(xiàn)出晶體所獨(dú)有的各向異性，其特點(diǎn)是遭到外部電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱、壓力等的作用時(shí)，份子排列狀態(tài)即其光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)隨之產(chǎn)生變化。特別是液晶受電壓作用而產(chǎn)生的份子取向效應(yīng)———電光效應(yīng)被廣泛利用于顯示器件。

電光效應(yīng)有哪些

4，光調(diào)制器的MZ干涉儀式調(diào)制器原理介紹

電光調(diào)制器(EOM)是利用某些電光晶體，如鈮酸鋰(LiNbO3)、砷化鎵(GaAs)和鉭酸鋰(LiTaO3)的電光效應(yīng)而制成的。電光調(diào)制是基于線(xiàn)性電光效應(yīng)(普爾克效應(yīng))即光波導(dǎo)的折射率正比于外加電場(chǎng)變化的效應(yīng)。電光效應(yīng)導(dǎo)致的相位調(diào)制器中光波導(dǎo)折射率的線(xiàn)性變化，使通過(guò)該波導(dǎo)的光波有了相位移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制。單純的相位調(diào)制不能調(diào)制光的強(qiáng)度。但由包含兩個(gè)相位調(diào)制器和兩個(gè)Y分支波導(dǎo)構(gòu)成的馬赫-曾德?tīng)?Mach-Zehnder)干涉儀型調(diào)制器可以調(diào)制光的強(qiáng)度。M-Z干涉儀式調(diào)制器結(jié)構(gòu)如圖1所示。輸入光波經(jīng)過(guò)一段光路后在一個(gè)Y分支處被分成相等的兩束，分別通過(guò)兩光波導(dǎo)傳輸，光波導(dǎo)是由電光材料制成的，其折射率隨外加電壓的大小而變化，從而使兩束光信號(hào)分別到達(dá)第2個(gè)Y分指出產(chǎn)生相位差。若兩束光的光程差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，兩束光相干抵消，調(diào)制器輸出很小。因此通過(guò)控制電壓就能對(duì)光信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。對(duì)于各種類(lèi)型的高速調(diào)制器，主要應(yīng)考慮高頻信號(hào)的頻率限制問(wèn)題，為此可將高頻調(diào)制信號(hào)以行波形式輸入，以確保電光調(diào)制器中光波和調(diào)制電場(chǎng)具有相同的速度。目前高速長(zhǎng)距離系統(tǒng)中，所用調(diào)制器大多數(shù)是以M-Z干涉儀為基礎(chǔ)的行波電極電光調(diào)制器。這種調(diào)制器具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1) 采用行波電極，可獲得很高的工作速度；(2) 以鈮酸鋰(LiNbO3)材料為襯底制作的M-Z調(diào)制器與DFB激光器(分布式反饋激光器)組合，使調(diào)制信號(hào)的頻率啁啾非常小；(3) 性能的波長(zhǎng)依賴(lài)性很小。對(duì)未來(lái)的光網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，集成化是必然的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)器件的尺寸的要求越來(lái)越苛刻。有機(jī)聚合物是當(dāng)今公認(rèn)的最具挑戰(zhàn)意義的一種新型非線(xiàn)性光學(xué)材料，并且由于其自身的優(yōu)點(diǎn)，正成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。使用聚合物電光材料制成的有機(jī)物電光調(diào)制器將在未來(lái)的光通信、光信息處理領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

5，鈮酸鋰單晶片用途

鈮酸鋰（LiNbO3）晶體是目前用途最廣泛的新型無(wú)機(jī)材料之一，它是很好的壓電換能材料，鐵電材料，電光材料，非線(xiàn)性光學(xué)材料及表面波基質(zhì)2113材料。鈮酸鋰作為電光材料在光通訊5261中起到光調(diào)制作用。 電光效應(yīng)是指對(duì)晶體施加電場(chǎng)時(shí)，晶體的折射率發(fā)生變化的效應(yīng)。有些晶體內(nèi)部由于自發(fā)極化存在著固有電偶極矩，當(dāng)對(duì)這種晶體施加電場(chǎng)時(shí)，外電場(chǎng)使晶體中的固有偶極矩的取向傾向于一致或某4102種優(yōu)勢(shì)取向，因此，必然改變晶體的折射率，即外電場(chǎng)使晶體的光率體發(fā)生變化1653。在光通訊中，電-光調(diào)制器就是利用電場(chǎng)使晶體的折射率改變這一原理制成的。電光晶體位于起偏鏡內(nèi)和檢偏鏡之間，在未施加電場(chǎng)時(shí)，起偏鏡和檢偏鏡相互垂直，自然光通過(guò)起偏鏡后檢偏鏡擋住而不能通過(guò)容。施加電場(chǎng)時(shí)，光率體變化，光便能通過(guò)檢偏鏡。通過(guò)檢偏鏡的光的強(qiáng)弱由施加于晶體上的電壓的大小來(lái)控制，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)控制電壓對(duì)光的強(qiáng)弱進(jìn)行調(diào)制的目的。
鈮酸鋰（LiNbO3）晶體是重要的光電材料，是集成光學(xué)、非線(xiàn)性光學(xué)、光電子元器件等領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛，最重要的基片材料之一bai。目前，鈮酸鋰晶體被廣泛應(yīng)用在聲表面波、電光調(diào)制、du激光調(diào)Q、光陀螺、光參量振蕩、光參量放大、光全息存儲(chǔ)等器件中，這些器件在手機(jī)、電視機(jī)、光通訊、激光測(cè)距、電場(chǎng)探測(cè)器等以及軍工技術(shù)中發(fā)揮著重要的作用?，F(xiàn)在最先進(jìn)的鈮酸鋰單晶薄膜晶格結(jié)構(gòu)為單晶，完全保持體材料優(yōu)秀物理性質(zhì)，zhi直徑為3英寸，上層鈮酸鋰單晶薄膜厚度為0.3-0.7微米，中層是1微米厚二氧化硅（SiO2）, 最下面是0.5毫米厚鈮酸鋰晶片襯底。作為產(chǎn)業(yè)鏈的基dao礎(chǔ)材料，主要應(yīng)用于以下幾個(gè)領(lǐng)域：1、光纖通訊，例如波導(dǎo)調(diào)制器等。用此薄膜材料生產(chǎn)的器件與傳統(tǒng)產(chǎn)內(nèi)品相比體積可縮小百萬(wàn)倍以上，集成度大幅提高，響應(yīng)頻帶寬，功耗低，性能更加穩(wěn)定，制造成本降低。2、電子學(xué)器件，比如高質(zhì)量濾波器，延遲線(xiàn)等。3、信息容存儲(chǔ)領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)高密度信息存儲(chǔ)，一片3英寸薄膜的信息存儲(chǔ)容量為70T（相當(dāng)于10萬(wàn)張CD）。
鈮酸鋰（linbo3）晶體是目前用途最廣泛的新型無(wú)機(jī)材料之一，它是很好的壓電換能材料，鐵電材料，電光材料，非線(xiàn)性光學(xué)材料及表面波基質(zhì)材料。鈮酸鋰作為電光材料在光通訊中起到光調(diào)制作用。xカット是x-cut,即x-cut linbo3,應(yīng)該是摻鎂鈮酸鋰。還有y-cut,z-cut等……

6，聲光調(diào)制器驅(qū)動(dòng)電源的作用

聲波是一種縱向機(jī)械應(yīng)力波(彈性波).若把這種應(yīng)力波作用到聲光介質(zhì)中時(shí)會(huì)引起介質(zhì)密度呈疏密周期性變化,使介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)的周期性變化,這樣聲光介質(zhì)在超聲場(chǎng)的作用下,就變成了一個(gè)等效的相位光柵,如果激光作用在該光柵上,就會(huì)產(chǎn)生衍射.衍射光的強(qiáng)度,頻率和方向?qū)㈦S超聲場(chǎng)而變化 激光具有極好的時(shí)間相干性和空間相干性,它與無(wú)線(xiàn)電波相似,易于調(diào)制,且光波的頻率極高,能傳遞信息的容量很大.加之激光束發(fā)散角小,光能高度集中,既能傳輸較遠(yuǎn)距離,又易于保密.因而為光信息傳遞提供了一種理想的光源. 我們把欲傳輸?shù)男畔⒓虞d于激光副射的過(guò)程稱(chēng)為激光調(diào)制 光調(diào)制分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩類(lèi)外調(diào)制是指加載調(diào)制信號(hào)在激光形成以后進(jìn)行的,即調(diào)制器置于激光諧振腔外,在調(diào)制器上加調(diào)制信號(hào)電壓,使調(diào)制器的某些物理特性發(fā)生相的變化,當(dāng)激光通過(guò)它時(shí)即得到調(diào)制.所以外調(diào)制不是改變激光器參數(shù),而是改變已經(jīng)輸出的激光的參數(shù)(強(qiáng)度,頻率等). 什么是聲光調(diào)制 聲波是一種縱向機(jī)械應(yīng)力波(彈性波).若把這種應(yīng)力波作用到聲光介質(zhì)中時(shí)會(huì)引起介質(zhì)密度呈疏密周期性變化,使介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)的周期性變化,這樣聲光介質(zhì)在超聲場(chǎng)的作用下,就變成了一個(gè)等效的相位光柵,如果激光作用在該光柵上,就會(huì)產(chǎn)生衍射.衍射光的強(qiáng)度,頻率和方向?qū)㈦S超聲場(chǎng)而變化.所謂"聲光調(diào)制器"就是利用這一原理而實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制或偏轉(zhuǎn)的. 聲光調(diào)制的原理 1 超聲波在聲光介質(zhì)中的作用 2 聲光作用 ①喇曼-奈斯衍射 ②布喇格衍射 3 聲光調(diào)制器 1 超聲波在聲光介質(zhì)中的作用 聲波在介質(zhì)中傳播分為行波和駐波兩種形式 行波所形成的聲光柵其柵面是在空間移動(dòng)的.介質(zhì)折射率的增大和減小是交替變化的,并且以超聲波的速度Vs向前推進(jìn) 在聲光介質(zhì)中,兩列相向而行的超聲波(其波長(zhǎng),相位和振幅均相同)產(chǎn)生疊加,在空間將形成超聲駐波.聲駐波形成的聲光柵在空間是固定的,其相位變化與時(shí)間成正弦關(guān)系 合成聲波方程為: a(z,t)=a1(z,t)+a2(z,t)=2Acos2πz/λs·sin2πt/Ts 介質(zhì)中折射率的變化如圖1所示,聲波在一個(gè)周期T內(nèi),介質(zhì)將兩次出現(xiàn)疏密層,且在波節(jié)處密度保持不變,因而折射率每隔半個(gè)周期(T/2)在波腹處變化一次,即由極大值變?yōu)闃O小值,或由極小值變?yōu)闃O大值,在兩次變化的某一瞬間介質(zhì)各部分折射率相同,相當(dāng)于一個(gè)不受超聲場(chǎng)作用的均勻介質(zhì). 若超聲頻率(即加在調(diào)制器上的信號(hào)頻率)為fs時(shí),則聲光柵出現(xiàn)或消失的次數(shù)為2fs,因而調(diào)制光的頻率為2fs(為超聲頻率的二倍). 圖1 2 聲光作用 按照超聲波頻率和聲光介質(zhì)厚度的不同,將聲光作用可以分為兩種類(lèi)型,即喇曼-奈斯衍射和布喇格衍射. ①喇曼-奈斯衍射 在超聲波頻率較低,且聲光介質(zhì)的厚度L又比較小的情況下,當(dāng)激光垂直于超聲場(chǎng)的傳播方向入射到聲光介質(zhì)中時(shí),將產(chǎn)生明顯的喇曼-奈斯聲光衍射現(xiàn)象,如圖2所示.在這種情況下,超聲光柵類(lèi)似于平面光柵,當(dāng)光通過(guò)時(shí),將產(chǎn)生多級(jí)衍射,而且各級(jí)衍射的極大值對(duì)稱(chēng)分布在零級(jí)條紋的兩側(cè),其強(qiáng)度依次遞減. 圖2 圖3 設(shè)超聲波波長(zhǎng)為λs,波矢量Ks指向x正方向,而入射光波矢量Ki指向y軸正方向,兩者呈正交(如圖3所示). 當(dāng)應(yīng)變較小時(shí),并暫時(shí)略去時(shí)間t的依賴(lài)關(guān)系,則折射率隨空間位置x的變化關(guān)系為: n(x)=n0-ΔnsinKsx 由于介質(zhì)的折射率發(fā)生周期性變化,所以會(huì)對(duì)入射光束的相位進(jìn)行調(diào)制.出射的光波已不再是平 面波,其等相面是一個(gè)由n(x)決定的皺折曲面.其各級(jí)極大值的衍射角θ應(yīng)滿(mǎn)足公式: λssinθ=±m(xù)λ 式中λs為超聲波波長(zhǎng);λ為入射光波長(zhǎng). 其各級(jí)衍射的光強(qiáng)值為: Im=Jm2(v) v=2π/λΔnL 上式中Jm2(v)為m階貝塞爾函數(shù);v表示由于折射率變化Δn而引起的被調(diào)制光束的相位變化. ②布喇格衍射 當(dāng)超聲波頻率較高,且聲光介質(zhì)較厚時(shí),入射光線(xiàn)以一定角度(θi)入射,則產(chǎn)生布喇格聲光衍射(如圖4所示).布喇格聲光衍射的衍射光不是對(duì)稱(chēng)分布的,當(dāng)光以某一特定角度入射時(shí),較高階衍射可以忽略,只出現(xiàn)零級(jí)和+1級(jí)或-1級(jí)(視入射光方向而定)衍射光.若能合理選擇參數(shù),超聲波足夠強(qiáng),可使入射光能量較集中地轉(zhuǎn)移到零級(jí)和+1級(jí)(或-1級(jí))衍射極大值上.因而光束能量可以得到充分的利用,獲得較高的效率. 圖4 當(dāng)光束以入射角θi射入聲光介質(zhì)中時(shí),由鏡面產(chǎn)生反射,而衍射光干涉,極大值應(yīng)滿(mǎn)足條件: Δ=mλ(m=0,±1,±2……). 2λssinθB=λ 式中θB稱(chēng)為布喇格角. 只有入射角θi滿(mǎn)足上式的入射光波,才能在θi=θd方向上得到衍射極大值.這個(gè)式子通常稱(chēng)為布喇格衍射公式. 可以證明,當(dāng)入射光強(qiáng)為Ii時(shí).布喇格衍射的零級(jí)與1級(jí)的衍射光強(qiáng)可分別表示為: I0=Iicos2v/2 I1=Iisin2v/2 式中 v=2π/λΔnL 是光波穿過(guò)厚度為L(zhǎng)的超聲場(chǎng)所產(chǎn)生的相位延遲. 3 聲光調(diào)制器 聲光調(diào)制器是由聲光介質(zhì),電聲換能器,吸聲(或反射)裝置及驅(qū)動(dòng)電源等組成. 而作為聲光調(diào)制器來(lái)說(shuō),無(wú)論屬于哪種類(lèi)型(喇曼-奈斯型衍射或布喇格型衍射),調(diào)制器都有兩種工作方式,一種是將零級(jí)光束作為輸出;另一種是將1級(jí)衍射光束作為輸出.當(dāng)聲波振幅隨著調(diào)制信號(hào)改變時(shí),各級(jí)衍射光的強(qiáng)度也將隨之發(fā)生相應(yīng)變化.若將某一級(jí)衍射光和為輸出,利用光闌將其它衍射級(jí)遮攔,則從光闌孔出射的光束就是調(diào)制光.所以,如果用頻率為f的信號(hào)電壓加在電聲換能器上,由此在聲光介質(zhì)中形成超聲場(chǎng)的頻率為fs,當(dāng)光波通過(guò)該調(diào)制器時(shí),將產(chǎn)生一個(gè)頻率為2fs的調(diào)制光. 聲光調(diào)制的應(yīng)用 氣體激光,特別是氬離子激光,由于離子躍遷的特殊性,頻域參量幾乎完全隨即變化,表現(xiàn)為各模式幅度的劇烈起伏和隨機(jī)消失,給鎖模技術(shù)帶來(lái)一定困難,采用調(diào)制作用較強(qiáng)的鈮酸鋰石英,聲光調(diào)制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)氬離子激光鎖模,獲得亞毫微秒超短激光脈沖.這種鎖模氬離子激光已用于同步泵浦環(huán)形染料激光器. _聲光鎖模器實(shí)質(zhì)上是頻率非常穩(wěn)定的超聲駐波與激光束相互作用的一種聲光調(diào)制器.如果聲光鎖模器的調(diào)制頻率與激光腔的縱模頻率間隔完全相等,這樣激光腔的各個(gè)縱橫便受到周期性的調(diào)制并保持相同的相位.經(jīng)過(guò)不斷耦合,激光器的輸出就是一系列脈寬極窄的規(guī)則脈沖序列. 聲光調(diào)制的發(fā)展 隨著激光技術(shù)的發(fā)展,聲光調(diào)制的應(yīng)用越來(lái)越多的拓展到各個(gè)行業(yè)當(dāng)中. 預(yù)(光)刻伺服磁道技術(shù)的研究,利用激光微斑記錄特性使磁盤(pán)存儲(chǔ)器的道密度得到大幅提高,而在預(yù)(光)刻伺服錄寫(xiě)裝置中,一個(gè)重要的任務(wù)就是對(duì)激光束進(jìn)行光強(qiáng)調(diào)制集光脈沖調(diào)制.而通常采用的既是聲光調(diào)制. 激光印刷機(jī)中,激光束的偏轉(zhuǎn)調(diào)制器就是應(yīng)用聲光調(diào)制布拉格衍射原理實(shí)現(xiàn)的.利用高頻驅(qū)動(dòng)電路可以產(chǎn)生高頻電振蕩,通過(guò)超聲轉(zhuǎn)換能器形成超聲波,通過(guò)快速控制超聲波,實(shí)現(xiàn)聲光器件調(diào)制激光束的目的. 在軍事上,它也有廣泛應(yīng)用.例如一種新式探測(cè)器:雷達(dá)波譜分析器.空軍飛行員可以利用它分析射到飛機(jī)上的雷達(dá)信號(hào)來(lái)判斷飛機(jī)是否被敵方跟蹤.外來(lái)的雷達(dá)信號(hào)與本機(jī)內(nèi)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng)混頻,放大后,驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器,產(chǎn)生超聲波,當(dāng)外來(lái)信號(hào)變化時(shí),超聲波長(zhǎng)也變化,衍射光的角度也變化,反映在二極管列陣上,我們可以很容易的識(shí)別敵方雷達(dá)信號(hào)
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