磁光調制和直接調制ppt課件

1、光輻射的調制,第3章,3.4 磁光調制,磁光效應 當光波通過某種磁性物質時，其傳播特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁光效應 包括法拉第旋轉效應、克爾效應、磁致雙折射效應等,下面以法拉第旋轉效應為例說明磁光調制的原理與過程,3.4.1 法拉第旋轉效應,一束線偏振光在有外加磁場作用下的介質中傳播時，其偏振方向會發(fā)生旋轉。旋轉角度 的大小與沿光束方向的磁場強度 H 和光在介質中傳播的長度 L 之積成正比 VBL V 稱為韋爾代(Verdet)常數(shù) 表示在單位磁場強度下線偏振光通過單位長度的磁光介質后偏振方向旋轉的角度,關于旋光現(xiàn)象的解釋,旋光現(xiàn)象可解釋為 外加磁場使介質分子的磁矩定向排列，當一束線偏振光通

2、過它時，分解為頻率相同、初相位相同的兩個圓偏振光，其中一個圓偏振光的電矢量是順時針方向旋轉，稱為右旋圓偏振光，而另一個圓偏振光是逆時針方向旋轉的，稱為左旋圓偏振光。這兩個圓偏振光無相互作用地以兩種略有不同的速度 +c/nR 和 -c/nL傳播，它們通過厚度為 L 的介質之后產生的相位延遲分別為,兩圓偏振光間存在一相位差,當它們通過介質之后，又合成為一線偏振光，其偏振方向相對于入射光旋轉了一個角度。 圖中ZA表示入射介質的線偏振光的振動方向，將振幅A分解為左旋和右旋兩矢量AL和AR ，假設介質的長度L使右旋矢量AR剛轉回到原來的位置，此時左旋光矢量(由于vLvR )轉到AL，于是合成的線偏振光A

3、相對于入射光的偏振方向轉了一個角度，此值等于 角的一半，即,= /2 （nR nL）L/,特點,兩種旋光效應的區(qū)別 晶體的自然旋光現(xiàn)象：當光束往返通過自然旋光物質時，因旋轉角相等、方向相反而相互抵消。 磁致旋光效應：其旋轉方向僅與磁場方向有關，而與光線傳播方向的正逆無關。 通過磁光介質時，只要磁場方向不變，旋轉角都朝一個方向增加，此現(xiàn)象表明磁致旋光效應是一個不可逆的光學過程，因而可利用來制成光學隔離器或單通光閘等器件,3.4.2 磁光調制器,把要傳遞的信息轉換成光載波的強度(振幅)等參量隨時間的變化 過程（與電光調制、聲光調制有所不同） 磁光調制是電信號先轉換成與之對應的交變磁場，由磁光效應改

4、變在介質中傳輸?shù)墓獠ǖ钠駪B(tài)，從而達到改變光強度等參量的目的,工作物質釔鐵石榴石(YIG或摻Ga的YIG棒)放在沿軸方向z的光路上，它的兩端放置有起、檢偏器，高頻螺旋形線圈環(huán)繞在YIG棒上，受驅動電源的控制，用以提供平行于z軸的信號磁場。 為了獲得線性調制，通常在垂直于光傳播的方向上加一恒定磁場 Hdc，其強度足以使晶體飽和磁化,當工作時，高頻信號電流通過線圈就會感生出平行于光傳播方向的磁場，入射光通過 YIG 晶體時，由于法拉第旋轉效應，其偏振面發(fā)生旋轉，旋轉角與磁場強度H成正比。 只要用調制信號控制磁場強度的變化，就會使光的偏振面發(fā)生相應的變化。 這里因加有恒定磁場Hdc ，且與通光方向垂

5、直，故旋轉角與Hdc成反比，于是,式中， s 單位長度飽和法拉弟旋轉角 H0sinHt 調制磁場,3.5 直接調制,直接調制是把要傳遞的信息轉變?yōu)殡娏餍盘栕⑷氚雽w光源(激光二極管LD或半導體二極管LED)，從而獲得已調制信號的過程 由于它是在光源內部進行的，因此又稱為內調制 是目前光纖通信系統(tǒng)普通使用的實用化調制方法 根據調制信號的類型，直接調制又可以分為 （連續(xù)的）模擬調制 數(shù)字（脈沖編碼）調制,半導體激光器有一個閾值電流 It，發(fā)射激光的強弱直接與驅動電流的大小有關。若把調制信號加到激光器(電源)上，即可以直接改變(調制)激光器輸出光信號的強度,3.6 空間光調制器,前面所介紹的各種調制

6、器是對一束光的“整體”進行作用，而且對與光傳播方向相垂直的xy平面上的每一點其效果是相同的。 空間光調制器可以形成隨xy坐標變化的振幅(或強度)透過率 A(x,y)A0T(x,y) 或者是形成隨坐標變化的相位分布 A(x,y)A0Texpi(x,y) 或者是形成隨坐標變化的不同的散射狀態(tài),空間光調制器（SLM，Spatial Light Modulator）是一種對光波的空間分布進行調制的器件 含有許多獨立單元，在空間排列成一維或二維陣列 每個單元都可以獨立地接受光信號或電信號的控制，并按此信號改變自身的光學性質(透過率、反射率、折射率等)，從而對通過它的光波進行調制 控制這些單元光學性質的信

7、號稱為“寫入信號”，寫入信號可以是光信號也可以是電信號 入射到器件并被調制的光波稱為“讀出光”； 經過空間光調制器后的輸出光波稱為“輸出光”。 可實現(xiàn)實時的二維并行處理,液晶空間光調制器,有些物質不是直接由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，而是經過一個過渡相態(tài)，這時，它一方面具有液體的流動性質，同時又有晶體的特性(如光學、力學、熱學的各向異性)，這種過渡相態(tài)稱之為“液晶”。 液晶是一種有機化合物，一般由棒狀柱形對稱的分子構成，具有很強的電偶極矩和容易極化的化學團。對這種物質施加外場(電、熱、磁等)，液晶分子的排列方向和液晶分子的流動位置就會發(fā)生變化，即改變液晶的物理狀態(tài)。如對液晶施加電場，它的光學性質就發(fā)生變化，這就是液晶的電光效應,下學期的“液晶顯示器,版權聲明 本課件根據作者多年教學經驗制作。課件中 Flash 動畫和圖片由課件作者從網絡上搜集，原作者不詳，所有