论文光电子开课题_光电子课程结业论文

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目录

引言

第一章 电光调制的基本理论..............................................1.1 电光调制..........................................................1.2 电光调制的物理基础................................................1.2.1 电光效应的概述................................................1.2.2 线性电光效应..................................................1.2.3 电光效应描述方法..............................................1.3 电光调制系统的总体设计............................................1.3.1 工作原理......................................................1.3.2 激光器和激光器电源............................................1.3.3 铌酸锂电光晶体....1.3.4 信号源........................................................1.4 电光强度调制......................................................1.5 电光相位调制......................................................1.6 电光调制的发展和应用.............................................1.6.1 电光调制技术的发展...........................................1.6.2 电光调制及其应用.............................................第二章 纵向电光强度调制.....................................2.1 强度调制.........................................................2.2 纵向电光强度调制原理.............................................2.2.1 工作原理.....................................................2.2.2 调制信号很弱时分析...........................................2.3 防止输出光强畸变的方法...........................................2.3.1 加直流电压...................................................2.3.2 在光路中加以1/4波片.........................................2.4 KDP晶体纵向强度调制.............................................2.5 纵向调制的特点及注意点...........................................第三章 横向电光强度调制...............................................3.1 调制原理.........................................................3.1.1 以KDP类晶体为例分析.........................................3.1.2 以3LiTaO晶体为例分析........................................3.2 LN(3LiNbO)晶体的横向运用........................................3.3 横向电光调制的均匀性.............................................3.3.1 折射率椭球模型...............................................3.3.2 调制均匀性...................................................3.4 横向电光强度调制应用.............................................3.4.1 通信用高功率高速率3LiNbO电光调制器..........................3.4.2 立方氮化硼横向电光调制半波电压的测量.........................结论..................................................................参考文献..............................................................引言

世纪更替，随着科学技术的不断发展，经济全球化和社会信息化趋势日益明显。以IP为代表的数据业务量呈井喷式增长，加上新型业务不断涌现，导致人们对通信的带宽需求越来越巨大，全球通信网络主导业务也正在由以话音业务为中心向以数据业务为中心过渡。与此同时，网络体系架构也正在向高速大容量服务方向飞速发展，追使电信运营商和通信研究人员不断寻找新的技术发展思路。当电子设备逐步达到其物理极限时，以光纤为传播媒质的时分复用和波分复用等技术以其独有的技术优势和多波长特性，吸引着人们越来越多的眼光，展示着巨大潜力和光辉前景。

光传输系统的光源从最初的第一代的系统(大约在70年代)中所用的850nm范围内的LED发展到我们现在所使用的半导体激光器，而它还在进一步发展。除了一些短程的和低速的系统的应用外几乎所有的光传输系统都使用半导体激光器作为光源。但是要实现光通信，除了要有良好的光源和传输介质以外，还要有良好的技术对传输系统光源进行光频载波调制。所谓光调制，是指改变光波的振幅、强度、频率、相位、偏振等参数使之携带信息的过程。光调制除了在光通信方面必不可少外，它在光信息处理、光学测量以及光脉冲发生与控制等许多方面起着越来越重要的作用。

实现光调制的方法很多，按其调制机理的不同可划分为激励功率调制、吸收调制、频谱调制、机光调制和电光调制等，各种调制机理对应的调制方式也常有不同。光调制还有另外一种分类方法，平常我们所说的内、外调制，是指将调制器件置于激光腔内、腔外而言；所谓直接调制，是指不用调制器件，直接调制激光器激励源而言。电光调制是光频调制诸方法中最重要的方法之一，电光调制的物理基础是电光效应，所谓电光效应是指晶体光学折射率因外加电场而发生变化的一种效应。人们根据其特点将这种效应分为两类。电光调制器除了作为一种关键器件已被应用于高速光纤通信网络，此外它还被用于光纤传感器、光谱展宽、电光开关、光纤陀螺、电压测型以及光波偏振态测量叫等方面。电光调制光标记法也是利用电光晶体的电光效应实现光标记的产生，利用光的干涉原理来实现光标记的提取。因此本论文主要讲述电光调制的物理基础即电光效应和电光调制两方面来分析和讲述。

第一章 电光调制的基本理论

1.1 电光调制

实际上，不仅可以在晶体上加直流电压，而且也可以加交流电压。当电压为交变调制信号时，晶体中相应的要形成交流电场，从而晶体的折射率也将随着信号频率而交替地变化。当光波通过折射率变化的晶体时，出射光的强度也可能随调制信号而变化，或者出射光的位相载有调制信号的信息。具有前者特性的光学装置称为电光强度调制器，后者称为电光相位调制器。

电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率发生变化的电光效应而进行工作的。根据加在晶体上电场的方向与光束在晶体中传播的方向不同，可分为纵向调制和横向调制。电场方向与光的传播方向平行，称为纵向电光调制；电场方向与光的传播方向垂直，称为横向电光调制。横向电光调制的优点是半波电压低、驱动功率小，应用较为广泛。

沿Z方向加电场，通光方向沿感应主轴'y方向，经起偏器后光的振动方向与Z轴的夹角为45°。光进入晶体后，将分解为沿'X和Z方向振动的两个分量，两者之间的折射率之差为)()(21xnxn，假定通光方向上的晶体长度为l，厚度为d（即两级之间的距离），则外加电压为dEVz时，从晶体出射的两光束的相位差为：

])1(21)[(263200Vd nlnne  

（1-1）由上式可以看出，只要晶体和通过波长确定之后，相位差的大小取决于外加电压V，改变外加电压V就能使相位差随电压V成比例变化。

1.2 电光调制的物理基础

电光调制的物理基础是电光效应。所谓电光效应是指某些介质的折射率在外加电场的作用下而发生变化的一种现象。一般可表示为：

20bEaEnn

（1-2）

式中，n，b为电光系数，0n为未加电场时的折射率，aE为线性电光效应(普克耳斯效