改9光學(xué)信號的調(diào)制

1、第第0909章章 光學(xué)信號的調(diào)制光學(xué)信號的調(diào)制9.2 9.2 光信號調(diào)制的基本原理光信號調(diào)制的基本原理9.3 9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法9.4 9.4 調(diào)制信號的解調(diào)調(diào)制信號的解調(diào)9.1 9.1 光信號調(diào)制的概述光信號調(diào)制的概述9.1 9.1 光信號調(diào)制的概述光信號調(diào)制的概述光波是信息的載體，通常稱為光波是信息的載體，通常稱為光載波光載波。1. 1. 載波的特征參數(shù)？載波的特征參數(shù)？ 2. 2. 調(diào)制：一次調(diào)制和二次調(diào)制調(diào)制：一次調(diào)制和二次調(diào)制 3. 3. 二次調(diào)制的意義二次調(diào)制的意義 1.1.光載波的光載波的特征參數(shù)特征參數(shù) 人眼和探測器起作用的是光波的電場強(qiáng)度人眼和探

2、測器起作用的是光波的電場強(qiáng)度 00c o s ( 2)EEv t振幅振幅頻率頻率相位相位特征參數(shù)：特征參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 22020cos2cos2I tEtIt 光的強(qiáng)度光的強(qiáng)度 （輻通量密度輻通量密度） 光強(qiáng)光強(qiáng)是使用最是使用最為廣泛的為廣泛的特征參數(shù)特征參數(shù)2. 2. 調(diào)制：一次調(diào)制和二次調(diào)制調(diào)制：一次調(diào)制和二次調(diào)制 光學(xué)調(diào)制光學(xué)調(diào)制是指改變光載波的一個(gè)或者幾個(gè)特征參數(shù)是指改變光載波的一個(gè)或者幾個(gè)特征參數(shù)的過程。的過程。 特征參數(shù)：特征參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳

3、播方向傳播方向， 一次調(diào)制一次調(diào)制二次調(diào)制二次調(diào)制 廣義的廣義的光學(xué)調(diào)制光學(xué)調(diào)制例例1.1.衛(wèi)星遙感農(nóng)作物產(chǎn)量衛(wèi)星遙感農(nóng)作物產(chǎn)量 地面植物反射太陽光的光譜，生長狀況信息地面植物反射太陽光的光譜，生長狀況信息 將信息將信息直接直接加載到光載波上的調(diào)制，稱為加載到光載波上的調(diào)制，稱為一次調(diào)制一次調(diào)制 例例2 2 光纖通信系統(tǒng)光纖通信系統(tǒng) 將聲音、圖像信息加載到光波上將聲音、圖像信息加載到光波上 人為地人為地按確定的規(guī)律變換載波信號，稱為按確定的規(guī)律變換載波信號，稱為二次調(diào)制二次調(diào)制 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制將信息加載到光波上？將信息加載到光波上？ 人為地人為地按確定的規(guī)律變換載波信號，稱為按確定的規(guī)律變換

4、載波信號，稱為二次調(diào)制二次調(diào)制例例3：激光脈沖測距：激光脈沖測距主波主波回波回波例例4 4：利用調(diào)制光測量液體濃度：利用調(diào)制光測量液體濃度 液體濃度（信息）對光強(qiáng)參數(shù)的調(diào)制液體濃度（信息）對光強(qiáng)參數(shù)的調(diào)制 一次調(diào)制一次調(diào)制調(diào)制盤（確定時(shí)間規(guī)律）對光強(qiáng)參數(shù)的調(diào)制為調(diào)制盤（確定時(shí)間規(guī)律）對光強(qiáng)參數(shù)的調(diào)制為 二次調(diào)制二次調(diào)制 3.3.二次調(diào)制的意義？二次調(diào)制的意義？聲音、圖像聲音、圖像加載信息加載信息抑制干擾抑制干擾改善品質(zhì)改善品質(zhì)第第0909章章 光學(xué)信號的調(diào)制光學(xué)信號的調(diào)制9.2 9.2 光信號調(diào)制的基本原理光信號調(diào)制的基本原理9.3 9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法9.4 9.

5、4 調(diào)制信號的解調(diào)調(diào)制信號的解調(diào)9.1 9.1 光信號調(diào)制的概述光信號調(diào)制的概述9.2 9.2 光信號調(diào)制的基本原理光信號調(diào)制的基本原理9.2.1 模擬調(diào)制模擬調(diào)制9.2.2 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制9.2.3 編碼調(diào)制編碼調(diào)制9.2.1模擬調(diào)制模擬調(diào)制振幅調(diào)制振幅調(diào)制(AM) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(FM) 光強(qiáng)調(diào)制光強(qiáng)調(diào)制1.振幅調(diào)制振幅調(diào)制(AM) 載 波調(diào)制波調(diào)幅波( )cosV ttm( )cos()E tEtm( )1coscos()E tmt Etm( )1sin()cos()E tmtEt討論：討論： 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)m 對調(diào)幅波形的影響對調(diào)幅波形的影響m1稱為過量調(diào)幅，包絡(luò)稱為過量調(diào)幅，包

6、絡(luò)形狀與調(diào)制信號嚴(yán)重失真形狀與調(diào)制信號嚴(yán)重失真mm( )cos()1cos() cos() 2E tEtmEtt調(diào)幅波頻譜調(diào)幅波頻譜信息信息“頻率頻率” 載波載波“頻率頻率” 調(diào)幅波帶寬調(diào)幅波帶寬 B=2Fm( )1coscos()E tmt Et調(diào)幅波頻譜：調(diào)幅波頻譜： 啟動虛擬儀器啟動虛擬儀器LabVIEW8.6仿真信號仿真信號單一頻率調(diào)制信號單一頻率調(diào)制信號 調(diào)幅波頻譜：調(diào)幅波頻譜： 啟動虛擬儀器啟動虛擬儀器LabVIEW8.6仿真信號仿真信號多個(gè)頻率調(diào)制信號多個(gè)頻率調(diào)制信號 2.光強(qiáng)調(diào)制光強(qiáng)調(diào)制 22200coscosI tEtIt光強(qiáng)光強(qiáng)是使用最為廣泛的特征參數(shù)是使用最為廣泛的特征參

7、數(shù)除非對光源直接調(diào)制，一般強(qiáng)度調(diào)制都是衰除非對光源直接調(diào)制，一般強(qiáng)度調(diào)制都是衰減調(diào)制，考慮經(jīng)過光強(qiáng)調(diào)制以后不易失真，減調(diào)制，考慮經(jīng)過光強(qiáng)調(diào)制以后不易失真，則平均光強(qiáng)選在則平均光強(qiáng)選在 I I0 0/2 /2 。20( )(1cos)cos ()2II tmtt1m 頻譜分析頻譜分析 200000( )(1cos)cos ()2cos(22 )cos444cos(2)2 cos(2)2 8II tmttIItI mtI mtt這兩項(xiàng)雖包含信息項(xiàng)，但能量過低，其高頻這兩項(xiàng)雖包含信息項(xiàng)，但能量過低，其高頻特性可通過平方津探測器和第兩項(xiàng)一起濾掉特性可通過平方津探測器和第兩項(xiàng)一起濾掉3.頻率調(diào)制頻率調(diào)制

8、(FM) 調(diào)頻波調(diào)頻波 調(diào)制信號調(diào)制信號 頻率調(diào)制：頻率調(diào)制：載波的頻率變化載波的頻率變化信息信息 ( )sin ( ) ( )E tEV t tV t00( )sinsin()sinsin()fE tEttEtmt頻率調(diào)制指數(shù)頻率調(diào)制指數(shù) 對瞬時(shí)角頻率在時(shí)間上積分得到相角，正對瞬時(shí)角頻率在時(shí)間上積分得到相角，正如對瞬時(shí)速度在時(shí)間上積分得到距離一樣如對瞬時(shí)速度在時(shí)間上積分得到距離一樣頻偏：頻偏： 頻偏與調(diào)頻偏與調(diào)制信號頻制信號頻率無關(guān)，率無關(guān)，與其幅度與其幅度成正比，成正比，這是調(diào)頻這是調(diào)頻波的基本波的基本特征特征 000( )( )cos()cos()ffmtk V tk Att瞬時(shí)角頻率瞬

9、時(shí)角頻率瞬時(shí)角頻率變化范圍瞬時(shí)角頻率變化范圍 0( ) t頻率調(diào)制實(shí)質(zhì)上就是相位調(diào)制頻率調(diào)制實(shí)質(zhì)上就是相位調(diào)制 調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)m 對調(diào)頻波形的影響對調(diào)頻波形的影響0( )sinsin()fE tEtmt啟動虛擬儀器啟動虛擬儀器LabVIEW8.6仿真信號仿真信號調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)m 對調(diào)頻波形的影響對調(diào)頻波形的影響啟動虛擬儀器啟動虛擬儀器LabVIEW8.6仿真信號仿真信號0( )sinsin()fE tEtmtB=2(1+mf)F0( )sinsin()fE tEtmt調(diào)頻波的頻譜由載頻調(diào)頻波的頻譜由載頻0 0和無數(shù)對邊頻和無數(shù)對邊頻(0 0 nn) )組成組成調(diào)頻波的另一特征：調(diào)頻波有效帶

10、寬隨調(diào)制信號調(diào)頻波的另一特征：調(diào)頻波有效帶寬隨調(diào)制信號振幅增大而變寬，但與調(diào)制信號的頻率基本無關(guān)振幅增大而變寬，但與調(diào)制信號的頻率基本無關(guān) 根據(jù)對信號失真要求的不同，調(diào)頻波有效頻寬不根據(jù)對信號失真要求的不同，調(diào)頻波有效頻寬不同，一般取同，一般取9.2.2 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制原始脈沖波形原始脈沖波形 脈沖脈沖幅度幅度調(diào)制調(diào)制 脈沖脈沖頻率頻率調(diào)制調(diào)制 脈沖脈沖寬度寬度調(diào)制調(diào)制 應(yīng)用：應(yīng)用：激光測距、目標(biāo)跟蹤與識別等激光測距、目標(biāo)跟蹤與識別等 9.2.3 9.2.3 編碼調(diào)制編碼調(diào)制抽抽 樣樣量量 化化 編編 碼碼 把模擬信號先變成脈沖序列，再變成代表信號把模擬信號先變成脈沖序列，再變成代表信號信息

11、的二進(jìn)制編碼，然后對載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。信息的二進(jìn)制編碼，然后對載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。模擬量模擬量4，8，0100，1000，脈沖量脈沖量數(shù)字信號數(shù)字信號第第9 9章章 光學(xué)信號的調(diào)制光學(xué)信號的調(diào)制9.2 9.2 光信號調(diào)制的基本原理光信號調(diào)制的基本原理9.3 9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法9.4 9.4 調(diào)制信號的解調(diào)調(diào)制信號的解調(diào)9.1 9.1 光信號調(diào)制的概述光信號調(diào)制的概述9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 9.3.2 光信號光信號相位相位的調(diào)制的調(diào)制

12、9.3.1 光信號強(qiáng)度的調(diào)制光信號強(qiáng)度的調(diào)制 9.3.3 光信號光信號頻率頻率的調(diào)制的調(diào)制 9.3.4 光信號光信號偏振偏振的調(diào)制的調(diào)制 9.3.1 光信號強(qiáng)度的調(diào)制光信號強(qiáng)度的調(diào)制可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制典型的方法典型的方法2. 2. 機(jī)電調(diào)制機(jī)電調(diào)制3. 3. 光電子調(diào)制光電子調(diào)制1. 1. 輻射源調(diào)制輻射源調(diào)制 1.1.輻射源調(diào)制輻射源調(diào)制 1)1)半導(dǎo)體激光器半導(dǎo)體激光器調(diào)制調(diào)制-改變輸入改變輸入電流電流來實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的調(diào)制來實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度的調(diào)制 2發(fā)光二極管發(fā)光二極管調(diào)制調(diào)制調(diào)制頻率調(diào)制頻率40GHz調(diào)制頻率調(diào)制頻率100MHz 中短距離中短距離光電測距光電測距光通信，光通信， 摘自國

13、家精品課程光纖通信技術(shù) -深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院制作摘自國家精品課程光纖通信技術(shù) -深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院制作9.3.1 光信號強(qiáng)度的調(diào)制光信號強(qiáng)度的調(diào)制可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制典型的方法典型的方法2. 2. 機(jī)電調(diào)制機(jī)電調(diào)制3. 3. 光電子調(diào)制光電子調(diào)制1. 1. 輻射源調(diào)制輻射源調(diào)制 1)1)調(diào)制盤調(diào)制調(diào)制盤調(diào)制2)2)光柵莫爾條紋調(diào)制光柵莫爾條紋調(diào)制2. 2. 機(jī)電調(diào)制機(jī)電調(diào)制1)調(diào)制盤調(diào)制調(diào)制盤調(diào)制調(diào)制盤是一種典型的調(diào)制盤是一種典型的光強(qiáng)度調(diào)制器光強(qiáng)度調(diào)制器 應(yīng)用：紅外被動制導(dǎo)系統(tǒng)、紅外跟蹤系統(tǒng)應(yīng)用：紅外被動制導(dǎo)系統(tǒng)、紅外跟蹤系統(tǒng) 激光波束制導(dǎo)，激光波束制導(dǎo)， 最基本的作用：最基本的作用：恒

14、定的恒定的輻通量輻通量周期性周期性輻通量輻通量 a a 用調(diào)制盤抑制背景噪聲用調(diào)制盤抑制背景噪聲b b 用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波c c 用調(diào)制盤確定目標(biāo)方位用調(diào)制盤確定目標(biāo)方位a. 用調(diào)制盤抑制背景噪聲用調(diào)制盤抑制背景噪聲有源帶通有源帶通 濾波器濾波器 b. 用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波目標(biāo)輻射目標(biāo)輻射背景輻射背景輻射目標(biāo)輻射目標(biāo)輻射背景輻射背景輻射調(diào)制盤調(diào)制盤利用利用目標(biāo)目標(biāo)和和背景背景相對于系統(tǒng)的張角不同，調(diào)制相對于系統(tǒng)的張角不同，調(diào)制盤可以抑制盤可以抑制背景背景以突出以突出目標(biāo)目標(biāo)，從而把目標(biāo)從背，從而把目標(biāo)從背景中分離出來景中分離出來空間濾波空間濾波中國轟中

15、國轟-6型戰(zhàn)略轟炸機(jī)巡航南沙型戰(zhàn)略轟炸機(jī)巡航南沙 2007,05,09 目標(biāo)目標(biāo)小張角小張角背景背景大張角大張角b. 用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波空間濾波空間濾波分析：分析：初升太陽初升太陽 調(diào)制盤調(diào)制盤小張角小張角目標(biāo)目標(biāo) 調(diào)制圖調(diào)制圖 大張角大張角背景背景 調(diào)制圖調(diào)制圖 b. b. 用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波用調(diào)制盤進(jìn)行空間濾波c. 用調(diào)制盤確定目標(biāo)方位用調(diào)制盤確定目標(biāo)方位目標(biāo)方位：目標(biāo)方位： 目標(biāo)目標(biāo)M （，） 像點(diǎn)像點(diǎn)M （，）目標(biāo)方位：目標(biāo)方位： 像點(diǎn)像點(diǎn)M（，） 調(diào)制信號調(diào)制信號幅度幅度 調(diào)制信號調(diào)制信號初相位初相位 調(diào)制信號調(diào)制信號初相位初相位 目標(biāo)像初相位目標(biāo)像初相位 2

16、)2)光柵調(diào)制光柵調(diào)制光柵光柵是具有是具有周期性周期性空間結(jié)構(gòu)或光學(xué)性能（如透射率、空間結(jié)構(gòu)或光學(xué)性能（如透射率、反射率等）的光學(xué)元件。反射率等）的光學(xué)元件。 計(jì)量光柵計(jì)量光柵（空間周期（空間周期P ） 衍射光柵衍射光柵（空間周期（空間周期P ） 光柵莫爾條紋光柵莫爾條紋典型的計(jì)量光柵典型的計(jì)量光柵結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：小夾角小夾角主光柵主光柵-定光柵定光柵指示光柵指示光柵-動光柵動光柵PBkP=20，k=172倍倍結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：x光柵莫爾條紋光柵莫爾條紋原理：原理：光通量明暗交替變化光通量明暗交替變化兩光柵移動，莫爾條紋移動兩光柵移動，莫爾條紋移動光柵位移信息光強(qiáng)信號光柵位移信息光強(qiáng)信號原理：原理：光柵

17、光柵位移位移信息信息光強(qiáng)光強(qiáng)信號信號m1 cos(2)2xPxxNP +x應(yīng)用舉例：應(yīng)用舉例：精密數(shù)控位移臺精密數(shù)控位移臺-光柵光柵線位移傳感器線位移傳感器測量范圍：測量范圍： 0-100mm；0-3000mm 分分 辨辨 率：率： 10、 5、 1、 0.5、 0.1 m 主光柵主光柵-定光柵定光柵指示光柵指示光柵-動光柵動光柵刻線密度刻線密度 - 測量精度測量精度 ( 10、25、50、100、125線線/mm )9.3.1 光信號強(qiáng)度的調(diào)制光信號強(qiáng)度的調(diào)制可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制典型的方法典型的方法2.2.機(jī)電調(diào)制機(jī)電調(diào)制3.3.光電子調(diào)制光電子調(diào)制1.1.輻射源調(diào)制輻射源調(diào)制 3.

18、 3. 光電子調(diào)制光電子調(diào)制1 1）電光調(diào)制）電光調(diào)制 2 2）聲光調(diào)制）聲光調(diào)制0 0 基本概念基本概念 某些晶體（固體或液體）在外加電場中，隨著某些晶體（固體或液體）在外加電場中，隨著電場強(qiáng)度的改變，晶體的折射率會發(fā)生改變，這種電場強(qiáng)度的改變，晶體的折射率會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)(1)(1) 電光效應(yīng)電光效應(yīng)3632oUnUUU施加在電光晶體上的電壓施加在電光晶體上的電壓U半波電壓半波電壓r 電光系數(shù)電光系數(shù)單軸晶體單軸晶體雙軸晶體雙軸晶體0I20IP偏振片偏振片20II (2)(2) 偏振元件偏振片偏振元件偏振片若入射的是自然光若入射的是自然光起偏器起偏器若入射的

19、是線偏光若入射的是線偏光檢偏器檢偏器0AAP偏振片偏振片P0AA200coscosIIAA線偏光線偏光經(jīng)過經(jīng)過1/41/4波片波片eAoA0A00coscos()2eoAAAA(3)(3) 1/4波片波片1 1） 電光調(diào)制電光調(diào)制電光調(diào)制器電光調(diào)制器 是指利用晶體的電光效應(yīng)制成的調(diào)制器是指利用晶體的電光效應(yīng)制成的調(diào)制器調(diào)制頻率調(diào)制頻率10GHz ， 理論上可達(dá)理論上可達(dá)120GHz 某些晶體（固體或液體）在外加電場中，隨著某些晶體（固體或液體）在外加電場中，隨著電場強(qiáng)度的改變，晶體的折射率會發(fā)生改變，這種電場強(qiáng)度的改變，晶體的折射率會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)光強(qiáng)度調(diào)制光強(qiáng)

20、度調(diào)制基本思路：基本思路：電光調(diào)制器電光調(diào)制器 輸入光輸入光（恒定強(qiáng)度）（恒定強(qiáng)度） 輸出光輸出光（交變強(qiáng)度）（交變強(qiáng)度） 變化的電場變化的電場（10GHz）未加電場未加電場xynn已加電場已加電場xynn輸出光為零輸出光為零輸出光不為零輸出光不為零3632oUnUU已加電場已加電場22()sin ()sin ()( )22I outUI inU線性好線性好已加電場已加電場1/4波片也能實(shí)現(xiàn)波片也能實(shí)現(xiàn)x，y方向相位相差方向相位相差/22 2） 聲光調(diào)制聲光調(diào)制 (1) (1) 聲光效應(yīng)聲光效應(yīng) (2) (2) 聲光效應(yīng)的兩種類型聲光效應(yīng)的兩種類型 (3) (3) 聲光調(diào)制器聲光調(diào)制器 (1)

21、 聲光效應(yīng)聲光效應(yīng) 當(dāng)聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會引起介質(zhì)密度（折當(dāng)聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會引起介質(zhì)密度（折射率）發(fā)生疏密交替的射率）發(fā)生疏密交替的周期性變化周期性變化聲光柵聲光柵行波（吸聲層）行波（吸聲層）聲光柵柵面在空間移動聲光柵柵面在空間移動波長波長1/2s 1/2s 與光束比較，幾乎靜止 駐波（聲反射層）駐波（聲反射層）聲光柵固定不移動聲光柵固定不移動波長波長1/21/2s s 聲光柵聲光柵衍射光柵衍射光柵當(dāng)光波通過當(dāng)光波通過聲光柵聲光柵時(shí)，衍射光的強(qiáng)度、頻率、方向時(shí)，衍射光的強(qiáng)度、頻率、方向等隨超聲場變化等隨超聲場變化聲光效應(yīng)。聲光效應(yīng)。喇曼奈斯衍射：喇曼奈斯衍射： 布拉格衍射：布拉格衍射：

22、 條件：條件：超聲波頻率較超聲波頻率較低低，聲光作用長度聲光作用長度L較小較小，光束，光束垂直垂直聲波傳輸方向聲波傳輸方向條件：條件：超聲波頻率較超聲波頻率較高高、聲光、聲光作用長度作用長度L較大較大，光束與聲波波，光束與聲波波面間以一定的角度面間以一定的角度斜入射斜入射 (2) 聲光效應(yīng)的兩種類型聲光效應(yīng)的兩種類型 喇曼奈斯衍射：喇曼奈斯衍射： 布拉格衍射：布拉格衍射： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：平面光柵平面光柵，多級，多級衍射，衍射，零級光最強(qiáng)零級光最強(qiáng)，其，其他級衍射光對稱地分布他級衍射光對稱地分布在零級光兩側(cè)，光強(qiáng)依在零級光兩側(cè)，光強(qiáng)依次遞減。次遞減。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：體光柵體光柵，只出，只出現(xiàn)零級和一

23、級衍射光?，F(xiàn)零級和一級衍射光。喇曼奈斯衍射：喇曼奈斯衍射： 布拉格衍射：布拉格衍射： 布拉格聲光衍射布拉格聲光衍射光能利用率高，因而大部分光光能利用率高，因而大部分光強(qiáng)調(diào)制器均采用強(qiáng)調(diào)制器均采用布拉格型聲光調(diào)制器布拉格型聲光調(diào)制器！ (3)(3)聲光調(diào)制器聲光調(diào)制器衍射光衍射光強(qiáng)度調(diào)制強(qiáng)度調(diào)制布拉格型聲光調(diào)制器布拉格型聲光調(diào)制器 21sisin ( ) P22II，10.5sinmiItIIiI1P Ps s為超聲波功率為超聲波功率 9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 9.

24、3.2 光信號相位的調(diào)制光信號相位的調(diào)制 9.3.1 光信號光信號強(qiáng)度強(qiáng)度的調(diào)制的調(diào)制 9.3.3 光信號光信號頻率頻率的調(diào)制的調(diào)制 9.3.4 光信號光信號偏振偏振的調(diào)制的調(diào)制 電光相位調(diào)制電光相位調(diào)制交變電場在某一感應(yīng)軸上產(chǎn)生交變折射率交變電場在某一感應(yīng)軸上產(chǎn)生交變折射率變化，從而使該感應(yīng)軸方向的偏振光在通變化，從而使該感應(yīng)軸方向的偏振光在通過晶體后，其相位也交變變化過晶體后，其相位也交變變化可以實(shí)現(xiàn)對可以實(shí)現(xiàn)對單束單束相干光波相位的調(diào)制相干光波相位的調(diào)制 9.3.2 光信號相位的調(diào)制光信號相位的調(diào)制 可以實(shí)現(xiàn)可以實(shí)現(xiàn)兩束兩束以上相干光波相位差的調(diào)制以上相干光波相位差的調(diào)制 相位調(diào)制的作用

25、相位調(diào)制的作用該光路光束相位被調(diào)制，從而雙光束干涉條該光路光束相位被調(diào)制，從而雙光束干涉條紋的運(yùn)動（光纖馬赫澤德干涉儀）紋的運(yùn)動（光纖馬赫澤德干涉儀）馬赫澤德干涉儀馬赫澤德干涉儀 9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 9.3.2 光信號光信號相位相位的調(diào)制的調(diào)制 9.3.1 光信號光信號強(qiáng)度強(qiáng)度的調(diào)制的調(diào)制 9.3.3 光信號頻率的調(diào)制光信號頻率的調(diào)制 9.3.4 光信號光信號偏振偏振的調(diào)制的調(diào)制 工程上常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種：工程上常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種： 運(yùn)動

26、參量調(diào)頻運(yùn)動參量調(diào)頻固定頻移固定頻移直接光頻調(diào)制直接光頻調(diào)制可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、振幅、光強(qiáng)、振幅、頻率頻率、相位、相位、 偏振方向、傳播方向，偏振方向、傳播方向， 1 1）光學(xué)多普勒效應(yīng)和運(yùn)動差頻）光學(xué)多普勒效應(yīng)和運(yùn)動差頻運(yùn)動物體能改變?nèi)肷溆谄渖系倪\(yùn)動物體能改變?nèi)肷溆谄渖系墓獠l率光波頻率的現(xiàn)象稱作的現(xiàn)象稱作光學(xué)多普勒效應(yīng)光學(xué)多普勒效應(yīng)。頻頻 移：移：12QSScoscosvvv多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)v1.運(yùn)動參量調(diào)頻運(yùn)動參量調(diào)頻2 2）薩格納克效應(yīng)和轉(zhuǎn)動差頻）薩格納克效應(yīng)和轉(zhuǎn)動差頻當(dāng)封閉的光路相對于慣性空間有一轉(zhuǎn)動角速度當(dāng)封閉的光路相對于慣性空間有一轉(zhuǎn)動角速度時(shí)，時(shí)，順時(shí)針順時(shí)針光路和

27、光路和逆時(shí)針逆時(shí)針光路之間將形成與轉(zhuǎn)速成正比光路之間將形成與轉(zhuǎn)速成正比的光程差的光程差LL，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為薩納克效應(yīng)，薩納克效應(yīng)，其數(shù)值其數(shù)值滿足關(guān)系滿足關(guān)系 L(4A/c)A為光路包圍的面積為光路包圍的面積反射鏡組成激光諧振腔反射鏡組成激光諧振腔 -環(huán)形激光器環(huán)形激光器 由由n=L推得頻率與腔長的關(guān)系：推得頻率與腔長的關(guān)系：vLvL4 AvKL 環(huán)形激光器環(huán)形激光器 光學(xué)差頻檢測裝置 激光陀螺激光陀螺4AvKL -測角速度測角速度 -測角度測角度 04tANdtL國產(chǎn)國產(chǎn)激光陀激光陀螺螺測量角速測量角速度的精度優(yōu)度的精度優(yōu)于于0.01o/小時(shí)小時(shí)環(huán)形激光器環(huán)形激光器 光學(xué)差頻檢測

28、裝置 激光陀螺激光陀螺4AvKL -測角速度測角速度 -測角度測角度 04tANdtL國產(chǎn)國產(chǎn)激光陀激光陀螺螺測量角速測量角速度的精度優(yōu)度的精度優(yōu)于于0.01o/hr 9.3.3 光信號頻率的調(diào)制光信號頻率的調(diào)制 工程上常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種：工程上常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種： 運(yùn)動參量調(diào)頻運(yùn)動參量調(diào)頻固定頻移固定頻移直接光頻調(diào)制直接光頻調(diào)制可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、振幅、光強(qiáng)、振幅、頻率頻率、相位、相位、 偏振方向、傳播方向，偏振方向、傳播方向， 2. 固定頻移固定頻移利用利用光學(xué)光學(xué)和和光電子學(xué)光電子學(xué)等方法可制成頻率偏移器件等方法可制成頻率偏移器件塞曼效應(yīng)激光頻移塞曼效應(yīng)激光頻

29、移 ：利用永久磁鐵或螺線管在利用永久磁鐵或螺線管在He-Ne激光器中形成軸激光器中形成軸向磁場，它使單模激光分裂成左右圓偏振的兩個(gè)向磁場，它使單模激光分裂成左右圓偏振的兩個(gè)分量。二偏振光存在頻差，數(shù)值取決于外加磁場分量。二偏振光存在頻差，數(shù)值取決于外加磁場的強(qiáng)度和諧振腔的品質(zhì)因數(shù)。的強(qiáng)度和諧振腔的品質(zhì)因數(shù)。旋轉(zhuǎn)波片激光頻移旋轉(zhuǎn)波片激光頻移 ：線偏振激光通過線偏振激光通過/4波片波片1后輸出圓偏振光。再通后輸出圓偏振光。再通過以角頻率過以角頻率旋轉(zhuǎn)的半波片和固定的旋轉(zhuǎn)的半波片和固定的/4波片波片2，所輸出的偏振光可得到所輸出的偏振光可得到2的角頻移。的角頻移。聲光效應(yīng)激光頻移聲光效應(yīng)激光頻移 ：

30、在聲光器件中以頻率為在聲光器件中以頻率為f的交變信號激勵(lì)換能器，的交變信號激勵(lì)換能器，在透明介質(zhì)內(nèi)形成折射率的周期變化。當(dāng)激光平在透明介質(zhì)內(nèi)形成折射率的周期變化。當(dāng)激光平行入射到介質(zhì)內(nèi)將產(chǎn)生行入射到介質(zhì)內(nèi)將產(chǎn)生0級和級和1級衍射光。一級級衍射光。一級衍射光與零級衍射光頻率相差衍射光與零級衍射光頻率相差f，可分別作為參，可分別作為參考光和信號光?？脊夂托盘柟?。旋轉(zhuǎn)光柵激光頻移：旋轉(zhuǎn)光柵激光頻移：激光由透鏡聚焦在光柵盤的刻線上，透射光被分激光由透鏡聚焦在光柵盤的刻線上，透射光被分作作0級和級和1級衍射光。光柵盤由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，級衍射光。光柵盤由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，若光柵上光點(diǎn)處的線速度為若光柵上光點(diǎn)

31、處的線速度為，光柵刻線間距為，光柵刻線間距為d，則則1級衍射光將發(fā)生級衍射光將發(fā)生f = /d的頻移。的頻移。塞曼效應(yīng)：塞曼效應(yīng)：23MHz 幾種方法的頻移幾種方法的頻移對比對比：聲光效應(yīng)：聲光效應(yīng)：100MHz，變換效率，變換效率80 旋轉(zhuǎn)波片：旋轉(zhuǎn)波片： 23kHz，變換效率，變換效率90 旋轉(zhuǎn)光柵：旋轉(zhuǎn)光柵： 20MHz，變換頻率，變換頻率20 旋轉(zhuǎn)波片激光頻移旋轉(zhuǎn)波片激光頻移 頻移受限在頻移受限在2 3kHz以下以下 /4 /4波片：波片： /2/2波片：波片： 線偏振線偏振激光通過激光通過/4/4波片波片1 1后輸出后輸出圓偏振光圓偏振光 /4 /4波片光軸波片光軸 P P 線偏振激

32、光矢量線偏振激光矢量-450 線偏振激光通過半波線偏振激光通過半波片后輸出片后輸出偏振面轉(zhuǎn)過偏振面轉(zhuǎn)過22角度角度 半波片光軸半波片光軸 半波片光軸半波片光軸 半波片光軸半波片光軸圓偏振光圓偏振光以以旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)線偏振光線偏振光角頻率角頻率旋轉(zhuǎn)半旋轉(zhuǎn)半波片，輸出波片，輸出圓偏圓偏振光頻率振光頻率+2或或-2線偏振激光通過半波片后線偏振激光通過半波片后 輸出偏振面轉(zhuǎn)過輸出偏振面轉(zhuǎn)過2角度角度線偏振激光線偏振激光圓偏振光圓偏振光+2+2或或-2-2圓偏振光圓偏振光+2+2或或-2-2線偏振光線偏振光正向正向逆向逆向9.3.3 光信號頻率的調(diào)制光信號頻率的調(diào)制 工程上常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種：工程上

33、常采用的頻率調(diào)制技術(shù)大致三種： 運(yùn)動參量調(diào)頻運(yùn)動參量調(diào)頻固定頻移固定頻移直接光頻調(diào)制直接光頻調(diào)制可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 半導(dǎo)體激光器的半導(dǎo)體激光器的直接頻率調(diào)制直接頻率調(diào)制iv1MHz5070GHz電流頻率調(diào)制系數(shù)電流頻率調(diào)制系數(shù):0.1GHz/mA1GHz/mA可調(diào)頻范圍可調(diào)頻范圍:m22ccviKi 可以證明：可以證明：LD9.3 光信號調(diào)制的基本方法光信號調(diào)制的基本方法可調(diào)參數(shù)：可調(diào)參數(shù)： 光強(qiáng)、光強(qiáng)、振幅、頻率、相位、振幅、頻率、相位、 偏振方向偏振方向、傳播方向傳播方向， 9.3.2 光信號光信號相位相位的調(diào)制的調(diào)制 9.3.1 光信號光信號強(qiáng)度強(qiáng)度的調(diào)制的調(diào)制 9.3.3 光信