双环光波导电光调制器设计
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课程设计
题目
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年月日
课程设计任务书
学生姓名：刘金猛专业班级：电子科学与技术1301班指导教师：钟毅工作单位：信息工程学院
题目: 双环光波导电光调制器的设计
初始条件：
本设计使用Matlab软件，通过在外加电场的作用下，电光聚合物折射率的变化，从而得到光信号的相位，延时以及频率的变化。
要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及技术要求，以及说明书撰写等具体要求）
1、课程设计工作量：1周。
2、技术要求：
通过使用Matlab编程实现光信号在外加电场的作用下，得出光信号的变化函数。
3、查阅至少5篇参考文献。按《武汉理工大学课程设计工作规范》要
求撰写设计报告书。全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：
1、20 年月日集中，作课设具体实施计划与课程设计报告格式的
要求说明。
2、20 年月日，查阅相关资料，学习电路的工作原理。
3、20 年月日至20 年月日，方案选择和电路设计。
4、20 年月日至20 年月日，电路调试和设计说明书撰写。
5、20 年月日上交课程设计成果及报告，同时进行答辩。
指导教师签名：年月日
系主任（或责任教师）签名：年月日
摘要
在分析微环谐振调制器时，传统的静态耦合模理论无法对微环谐振器的动态特性进行准确的分析，因此研究可获得精确结果、且利于计算机编程的动态分析方法十分必要。此外，设计可获得高质量调制输出信号，且调制带宽大、调制电压低的微环谐振调制器非常重要。
随着社会的发展和科技的进步，人们对通信网络提出了高速度和大容量的要求，光纤通信应运而生。集成光学器件不仅是光纤网络的重要组成部分，而且促进了光纤通信的发展。作为集成光学中的关键器件，光调制器是高速、长距离光通信中不可或缺的一部分。由于微环谐振调制器体积小、集成度高，功耗低，因此被广泛应用于集成光电子器件中。
关键词：谐振器，调制器，调制特性，带宽
Abstract
On the analysis of the micro ring modulator of resonance, the traditional static coupled-mode theory to the dynamic characteristics of the micro ring resonator accurate analysis, so the accurate results can be obtained, and conducive to computer programming method of dynamic analysis is necessary. In addition, the design can obtain high quality output signal, modulation and large modulation bandwidth, low voltage modulation of the resonant micro ring modulator is very important.
With the development of the society and the progress of science and technology, the communication network is put forward the requirement of high speed and large capacity, optical fiber communication arises at the historic moment. Integrated optical device not only is an important part of fiber optic network, but also promoted the development of optical fiber communication. As the key device in integrated optics, optical modulator is an integral part of high speed and long distance optical communication. Due to the micro ring resonance modulator is small in size, high integration, low power consumption, therefore they are widely used in integrated optoelectronic devices.
Keywords: resonators, modulator, modulation characteristics, bandwidth
目录
摘要................................................................ I Abstract .......................................................... II
1 MATLAB简介 (1)
2 MATLAB软件系统构成 (3)
2.1 MATLAB语言 (3)
2.2 MATLAB GUI设计工具简介 (3)
2.3 GUI开发环境 (4)
2.4设计原则 (5)
3．有源双环微谐振腔 (7)
3.1有源双环微谐振腔的工作原理 (7)
3.2 双环微谐振腔的传输特性分析 (11)
4. 基于微环谐振腔的频率可调滤波器 (12)
4.1 模型分析 (12)
4.2 微环谐振腔 (13)
5 心得体会 (15)
参考文献 (16)
1 MATLAB简介
Matlab是MathWorks公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化软件。它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便、界面良好的用户环境。它还包括了Toolbox(工具箱)的各类问题的求解工具，可用来求解特定学科的问题。其特点是：
(1) 可扩展性：Matlab最重要的特点是易于扩展，它允许用户自行建立指定功能的M文件。对于一个从事特定领域的工程师来说，不仅可利用Matlab 所提供的函数及基本工具箱函数，还可方便地构造出专用的函数。从而大大扩展了其应用范围。当前支持Matlab的商用Toolbox(工具箱)有数百种之多。而由个人开发的Toolbox则不可计数。
(2) 易学易用性：Matlab不需要用户有高深的数学知识和程序设计能力，不需要用户深刻了解算法及编程技巧。
(3) 高效性：Matlab语句功能十分强大，一条语句可完成十分复杂的任务。如fft语句可完成对指定数据的快速傅里叶变换，这相当于上百条C语言语句的功能。它大大加快了工程技术人员从事软件开发的效率。据MathWorks公司声称，Matlab软件中所包含的Matlab源代码相当于70万行C代码。
由于Matlab具有如此之多的特点，在欧美高等院校，Matlab已成为应用于线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具：在研究单位、工业部门，Matlab也被广泛用于研究和解决各种工程问题。当前在全世界有超过40万工程师和科学家使用它来分析和解决问题。
Matlab作为科学计算软件，主要适用于矩阵运算和信息处理领域的分析设计，它使用方便、输入简捷，运算高效、内容丰富，并且有大量的函数库可提供使用，与Basic，C和Fortran相比，用Matlab编写程序，其问
题的提出和解决只需要以数学方式表达和描述，不需要大量繁琐的编程过程。利用Matlab软件并通过计算机仿真光学空间滤波实验过程的新方法,其特点是：既可以随意改变所设计滤波器的参量，又可以对输入图像进行振幅、相位或复合滤波，并且可实现傅里叶变换频谱中相位信息的提取、存储和利用，因而能够完成一般光学实验中往往难以实现的某些操作.并分别给出了网格滤波、低通、高通及相位滤波等仿真实验结果。这种仿真实验给光学滤波器的设计和图象处理带来很大方便，同时也为相关器件的设计提供了一条新的途径。
2 MATLAB软件系统构成
MATLAB软件主要包括主包、Simulink和工具箱三大部分组成。图1为MATLAB界面：
2.1 MATLAB语言
MATLAB可以认为是一种解释性语言，可以直接在MATLAB命令窗口键入命令，也可以在编辑器内编写应用程序，这样MATLAB软件对命令或程序中各条语句进行翻译，然后在MATLAB环境下对它进行处理，最后返回运算结果。
MATLAB语言的基本语句结构为：
变量名列表=表达式
其中等号左边的变量名列表为MATLAB语句的返回值，等号右边是表达式的定义，它可以是MATLAB允许的矩阵运算，也可以使函数调用。
等号右边的表达式可以由分号结束，也可以由逗号或回车结束，但他们的含义是不同的，如果用分号结束，则左边的变量结果将不在屏幕上显示出来，否则将把结果全部显示出来。
MATLAB语言和C语言有所不同，在调用函数式MATLAB允许一次返回多个结果，这时等号左边是用[]括起来的变量列表。
2.2 MATLAB GUI设计工具简介
图形用户界面的程序是在图形界面下创建与用户交互的控件元素，用户可以通过操作这些交互控件实现特定的功能，并且可以返回显示在程序界面相应的结果显示区域中。因此，用户只和前台界面下的控件发生交互，而所有运算、绘图等内部操作都分装在内部，终端用户不需要去追究这些复杂过程的代码。图形用户界面编程大大提高了用户使用MATLAB程序的易用性。
在Matlab中，图形用户界面(graphical user interface，GUI)是Matlab中一个专用于GUI程序设计的向导设计器，而GUI是由各种图形对象，如图形窗口、图轴、菜单、按钮、文本框等构建的用户界面，是人机交互的有效工具和方法。通过GUIDE可以很方便地设计出各种符合要求的图形用户界面。用户通过一定的方法(如鼠标或键盘)选择、激活这些图形对象，使计算机产生某种动作或变化，
比如实现计算、绘图等。GUI设计既能以基本的Matlab程序设计为主，也能以鼠标为主，利用GUIDE工具进行设计，也可综合以上两种方法进行设计。GUIDE 主要是一个界面设计工具集。Matlab将所有GUl支持的用户控件都集成在这个环境中并提供界面外观、属性和行为相应方式的设置方法。GUIDE将用户保存设计好的图形用户界面保存在一个FIG资源文件中，同时自动生成包含图形用户界面初始化和组件界面布局控制代码的M文件，这个M文件为实现回调函数的编写提供了一个参考框架。FIG文件是一个二进制文件，包含系列化的图形窗口对象。所有对象的属性都是用户创建图形窗口时保存的属性。该文件最主要的功能是对象句柄的保存。M文件包含GUI设计、控制函数及控件的回调函数，主要用来控制GUI展开时的各种特征。该文件基本上可以分为GUI初始化和回调函数2个部分，控件的回调函数可根据用户与GUI的具体交互行为分别调用。
GUI所含有的所有控件必须随时对鼠标的单击做出回应，当然也要对可能的键盘输入做出恰当的回应。创建GUI组建的三个主要部分如下：
(1)构成：GUI的所有项目都是图形界面的重要构成(按钮、标签、可编辑框等)。
(2)图形窗口：GUI的所有构成都必须安放在图形窗口中，该图形窗口就显示在计算机屏幕上。
(3)回调函数：对无论是鼠标的单击，还是对菜单的选取，还是对可选框的选取等操作作出反应，能够通过回调函数执行相应语句，完成用户需求。也即是说GUI的所有图形组件实际上就是一个回调函数与可执行函数语句的链接。
上面三个部分中，最后一条最为重要。如果想建一个性能好的GUI界面，首要的就是回调函数必须能够很好地连接需要执行的MATLAB语句。
2.3 GUI开发环境
在MATLAB的命令窗口里输入GUIDE，确认后就可以进入到GUIDE开发环境下，或者单击菜单File→New→GUI来打开开发环境。环境窗口如图：设计界面的过程就是把我们需要的控件从控件调色板拖到（或复制到）控件布局编辑区，并使用列队工具把这些控件排列整齐合理的过程。把控件拖到编辑区的方法有两种：一是用鼠标单击所需要的控件，然后在编辑区再单击鼠标即
可得到我们所需要的控件；另一种方法是选中我们需要的控件，然后再编辑区用鼠标滑过的框区就会生成开一个大小等于矿区的控件。
图2 环境窗口
GUIDE还提供一个菜单编辑工具，用来编辑窗口标题栏下面的下拉式菜单，以及用鼠标右键单击控件调出的弹出式菜单。选择GUIDE的菜单Tools|Menu Editor,可以打开菜单编辑器，如下图所示。
Menu Bar为常规的下拉式菜单，Context Menus为弹出式菜单。单击按钮，可以添加新的菜单项；单击按钮，可以在所选择的菜单项下面添加子菜单；单击按钮可以删除所选的项。
2.4设计原则
由于要求不同，设计出来的界面也就千差万别，设计好的图形界面需要考虑以下因素：
(1)简单性
设计界面时，力求简洁、清晰地体现界面的功能和特征。删去可有可无的
一些设计，保持整洁。图形界面要直观，减少窗口数目。
(2)一致性
即要求界面的风格尽量一致，不要和已经存在的界面风格截然相反。
(3)习常性
界面设计时，尽量使用人们所熟悉的标志和符号。
(4)其他因素
还要注意界面的动态性能。比如界面的响应要速度、连续，对长时间运算的要给出等待的时间提示，并允许用户中断运算等等。
3．有源双环微谐振腔
3.1有源双环微谐振腔的工作原理
双环微谐振腔是在单环微谐振腔的基础上发展而来的谐振腔系统，结构如图4所示。
它由两个相互耦合的微环MR1和MR2，再与一根直波导直接耦合所得。MR1和MR2之间的光纤耦合器为C1，MR1 和直波导之间的光纤耦合器为C2，MR2 和直波导之间的光纤耦合器为C3。光波可以从直波导的任意端口输入，经两个微环传输后再由直波导的左右两个端口输出。由于两个微环之间也存在耦合，所以微环内存在两种传播模式：逆时针传播模式和顺时针传播模式。
图4 双环微谐振腔
在两个微环(MR1 和MR2)之间的耦合交界处，耦合方程为：
在微环MR1 和直波导的耦合交界处，耦合方程为：
在微环MR2 和直波导的耦合交界处，耦合方程为：
在微环MR1中的各个光场的相位在传输中会发生相应的变化，该变化满足以下方程：
同理，在微环 MR2 中传输的各个光场的相位满足以下变化：
其中δ为光场在微环内绕行一周所产生的内部相移；δ=nωL/c；微环波导的周长：L=2πR，R为微环波导的半径；n为微环波导的有效折射率，g为微环内存在的增益。将式(3.7)和式(3.8)写成矩阵的形式：
定义传输矩阵:
此外在直波导中传输的光场A2+,A2-满足以下相位变化：
式中1 L 为直波导上两个耦合器C2 和C3 之间的距离。
由式(3.3)，式(3.4)和式(3.5)可得以下矩阵方程：
令矩阵
联立式(3.9)和式(3.12)，可以得到以下等式：
令矩阵Y=M3QM1QM2,假设：
将式(3.11)和式(3.14)代入式(3.13)，并将矩阵方程展开，可以得到以下四个方程：
可以得到双环微谐振腔系统的透射端口的透射率为:
透射信号的相移为:
以及透射信号的时延为:
反射端口的反射率为:
反射信号的相移为:
以及反射信号的时延为:
3.2 双环微谐振腔的传输特性分析
根据式(3.16)，对双环微谐振腔系统的输出特性曲线进行仿真分析。双环微谐振腔系统两个输出端的输出特性曲线如下图 3.5 所示。仿真过程中，参数取值如下：
微环半径：R=10 μm ；
有效折射率：n=2；
微环内增益：g=0 ；
三个耦合器的交叉耦合系数：t1= 1 0.0167,t2=t3=0.3t。
图4 双环微谐振腔的输出特性曲线
双环微谐振腔的谐振频率计算与单环微谐振腔的谐振频率类似，当δ=2qπ时，其中q表示自然数，即光波与谐振腔达到相位匹配时，光波在微环内发生谐振。所以双环微谐振腔系统的谐振点就是归一化频率δ/2π为自然数的点。
当微谐振腔内的增益为0时，系统的输出特性曲线如图7所示，在归一化频率δ/2π为自然数时光波就会被限制在谐振腔内，此时透射率迅速减小，曲线会形成一个尖锐的谐振谷。反射率则迅速增大，反射曲线会形成一个尖锐的谐振峰。发生谐振的光信号在输出后会积累相位，从而产生相应的时间延迟。如上图所示，透射信号和反射信号的相移曲线都是有规律的阶梯状曲线，光场每经过一个微环就会产生2π的相位突变。因此在双环微谐振腔系统中，在谐振点处
的输出光场有4π的相位突变。对比单环微谐振腔的输出信号的时延，双环谐振腔的透射端和反射端都能输出时延较大的慢光。由此可见，通过级联多个谐振腔可以增大输出信号的群时延。
4. 基于微环谐振腔的频率可调滤波器
光滤波器是一种利用光学元件对不同波长的光产生不同透过率来进行光滤波的光学器件。在光纤中基于波分复用的数据传输依赖于光滤波器对波长的精确选择。通常在设计和制作一个无源谐振腔器件时，该无源器件的各个参数已经确定了，因此该谐振腔器件的谐振波长也都是固定不变的。此时为了更好的控制光信号的传输，迫切需要研究新的方法来动态调整光子谐振腔的谐振波长。
当光波与谐振腔达到相位匹配时，光才能从系统的下路端输出，而非谐振波长的光将从该结构的直通端输出，从而实现了微环谐振腔的选频滤波功能。在本节中提出一种基于微环谐振腔的频率可调滤波器。
4.1 模型分析
在本节中提出了一种基于微环谐振腔的频率可调滤波器，它和一般的谐振腔滤波器的区别在于：采用电光聚合物作为微环波导的材料，并且在微环波导的表面涂上一层低折射率材料。电光聚合物材料有着低色散，电子相应速度快，电光系数高等优点。它较强的电光特性，使其广泛应用于芯片集成技术。
图5 基于微环谐振腔的频率可调滤波器结构图
频率可调滤波器的结构如图5所示，由电光聚合物材料构成的微环谐振腔与两根直波导直接耦合。微环的左右电极处于同一电势，中间电极接地。由于电光聚合物材料的电光系数很高，可以通过调整左右电极的电势大小来动态控制
微环波导的有效折射率，从而导致微环谐振腔系统谐振波长的变化。系统两个输出端的输出透射率与波长息息相关，直通端输出可以作为带阻滤波器，下路端输出可以作为带通滤波器。
4.2 微环谐振腔
微环谐振腔内只存在一种传输模式：逆时针传输。a1(0)、a1(L)、a1'(0)、a1'(L)都是微环内的传输光场，其中z是光场在微环谐振腔内传输的距离，令微环谐振腔与下波导(BW1)的耦合处：z=0，而与上波导(BW2)的耦合处：z=L 。另外a1d , a1t分别是微谐振腔系统的下路端(drop)输出和直通端(through)输出。图8中耦合器Ci (i=1,2)的直通耦合系数和交叉耦合系数分别为ri，ti,当忽略耦合损耗时，r12+ti2=1。微环谐振腔的半径为R，L是环形谐振腔周长的一半：L=πR。
在微环谐振腔和下波导(BW1)的耦合交界处，耦合方程为:
在微环谐振腔和上波导(BW2)的耦合交界处，耦合方程为：
由于电光聚合物材料的电光系数很高，因此外加电场的变化会引起电光聚合物材料的有效折射率的变化，而在微环谐振腔中，有效折射率的变化会转化为相位调制。因此光信号在微环中的传输特性会发生变化。假设在电光聚合物调制器中，外加电场的方向垂直于光信号的传输方向。在外加电场的作用下，电光聚合物折射率的变化满足以下等式：
因此微环谐振腔的有效折射率为：
其中，U 为电源的输出电压，n 表示在没有外加电场作用情况下电光聚合物材料的有效折射率；d 为两电极之间的距离；γ33为电光聚合物材料的电光系数；工作在在外加电压U下的微环的有效折射率是n eff。
此外光场在微环中传输时的相位也会发生变化，当不考虑光场在微环中的传
输损耗时，该变化满足以下传输方程。
其中δ是光信号经微环传输半周后所产生的相移；c是光在真空中的传播速度；ω是光信号的频率；L2是在外加电场作用下的一段微环的长度。将式(4.9)和式(4.10)带入耦合方程(4.5)和(4.6)可以得到以下等式：
下面利用方程(4.12a)来研究加电压U 对微环谐振腔系统谐振波长的影响。增大外加电压U，仿真该谐振点的谐振波长随电压U变化的关系曲线。结果如图9所示。由图9可知，随着电压的增大，该谐振点的谐振波长在1560 nm 附近周期性变化，电压周期约为0.23V。这个结论表明调整外加电压可以实现系统谐振波长的可调性，并且所需的电压较小。
5 心得体会
本文在对微环谐振器的场传输模型进行分析时，采用动态分析的研究思路，而不是静态耦合模式理论。这种方法还需要更多的优化和完善，同时需要设计更多不同结构的微环谐振调制器来检验此方法的适用性和计算的精确性。在用信号流程图法分析微环谐振器的过程中，需要解决非对称问题与非均匀问题，以往的方法都未能解决这些问题，这些问题的解决将能有效提高计算方法对复杂结构微环谐振器的分析能力外，对于结构各异的微环谐振器，采用不同的调制方式也能获得不同的调制特性。
微环谐振器凭借体积小、结构灵活、容易集成等优势，成为集成光学中一种十分重要的元件。由于微环谐振器能为自身提供光反馈，且其谐振效应能够增强调制效果，因此微环谐振器被广泛应用于光调制器之中。在研究和设计微环谐振调制器时，拥有一套能建立理论模型并实现高效准确计算的方法十分重要。
电光效应和电光调制
电光效应和电光调制 当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应。1875年克尔（Kerr）发现了第一个电光效应。即某些各向同性的透明介质在外电场作用下变为各向异性，表现出双折射现象，介质具有单轴晶体的特性，并且其光轴在电场的方向上，人们称这种光电效应为克尔效应。1893年普克尔斯（Pokells）发现，有些晶体，特别是压电晶体，在加了外电场后，也能改变它们的各向异性性质，人们称此种电光效应为普克尔斯效应。电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间（可以跟上频率为1010Ｈｚ的电场变化），因此被广泛用于高速摄影中的快门，光速测量中的光束斩波器等。由于激光的出现，电光效应的应用和研究得到了迅速发展，如激光通信、激光测量、激光数据处理等。 一．实验目的 1．掌握晶体电光效应和电光调制的原理和实验方法。 2．观察电光效应所引起的晶体光性的变化和会聚偏振光的干涉现象。 3．学会用简单的实验装置测量LN（LiNbO3铌酸锂）晶体半波电压。观察电光调制的工作性质。 二．仪器用具 电光效应实验仪，电光调制电源,LN晶体横向电光调制器，接收放大器,He-Ne激光器,二踪示波器和万用表。 三．实验装置与原理 （一）实验装置 （1）电光效应实验仪面板如图所示。 （2）晶体电光调制电源：调制电源由-200V—+200V之间连续可调的直流电源、单一频率振荡器（振荡频率约为1kHz）、音乐片和放大器组成，电源面板上有三位半数字面板表，可显示直流电压值。晶体上加的直流电压的极性可以通过面板上的“极性”键改变，直流电压的大小用“偏压”旋钮调节。调制信号可由机内振荡器或音乐片提供，此调制信号是用装在面板上的“信号选择”键来选择三个信号中的任意一个信
振幅调制器的设计MC
通信电子课程设计实验报告 课程名称振幅调制器的设计 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2015年7月12日
目录 一、项目概述 1.1引言-------------------------------------------------------3 1.1 项目简介---------------------------------------------------3 1.2 任务及要求-------------------------------------------------4 二、项目实施过程 2.1 MC1496部结构及原理---------------------------------------4 2.2原理设计容------------------------------------------------6 2.2.1普通调幅电路设计---------------------------------------6 2.2.2抑制载波的双边带调幅 ----------------------------------7 2.2.3普通调幅与载波被抑制双边带调幅波的区别-----------------8 2.3元件参数设计-------------------------------------------------8 三、结果分析 3.1调幅电路工作过程--------------------------------------------10 3.2调幅电路实验结果--------------------------------------------12 3.2.1 AM普通调幅调制波形输出-------------------------------12 3.2.2 DSB载波被抑制双边带调幅波形输出----------------------13 3.2.3 信号源的输出------------------------------------------13 四、项目总结-------------------------------------------------------14 五、相关介绍-------------------------------------------------------15 六、参考文献-------------------------------------------------------16 七、附录-----------------------------------------------------------16
AM与DSB振幅调制器的设计
1.设计要求 AM和DSB振幅调制器的设计 设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现AM和DSB信号调制。 主要指标： 1. 载波频率：465KHz 正弦波 2. 调制信号：1KHz 正弦波 3.输出信号幅度：≥3V（峰-峰值）无明显失真 2.原理分析 2.1振幅调制产生原理 所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。 2.2标准调幅波（AM）产生原理 调制信号是只来来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波.工作原理如框图所示。 基带调制信号 乘法器加法器标准调制波
设载波信号的表达式为： 调制信号的表达式为： 则调幅信号的表达式为： 式中，m ——调幅系数，m= 标准调幅波示意图如下： 由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为 有载波调制。为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。 高频载波 t Ucm t uc ω cos )(=t m U t u ΩΩ=Ωcos )(t t m ucm t uo ωcos )cos 1() (Ω+=t t Ucmma t t Ucmma t Ucm )cos(cos 2 1 )cos(cos 2 1 cos Ω-+Ω++=ωωωωωUcm Um
电光调制实验实验报告
电光调制实验实验报告 【实验目的】 1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法 2、学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数 3、观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象 【实验仪器】 铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器 【实验内容及步骤】 一、调整光路系统 1、调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基本处于一条直线，即使光束通过小孔。放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。 2、将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看光束是否在晶体中
心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。 3、拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。光强调到最大，此时晶体偏压为零。这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。如图四所示 4、旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂直时是互补的。如图五所示图四图五 6、晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。如图六所示 7、改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。 二、依据晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。测出半波电压，算出电光系数，并和理论值比较。我们用两种测量方法： 1、极值法晶体上只加直流电压，不加交流信号，并把直流偏压从小到大逐渐改变时，示波器上可看到输出光强出现极小值和极大值。
通信原理课程设计-2FSK调制
湘南学院课程设计 课程名称通信原理 系别：计算机科学系 专业班级：通信一班 学号： 06 02 36 26 29 姓名：肖雅青、许芬、蒋小松、杨潜、杨志 题目：基于Matlab的2FSK调制及仿真 完成日期： 2010年 12月 31日 指导老师：王鲁达 2010年 12月31 日
目录 1、设计题目 (3) 2、设计原理 (3) 3、实现方法 (4) 4、设计结果及分析 (7) 5、参考文献 (10)
Ⅰ.设计题目 基于Matlab 的2FSK 调制及仿真 Ⅱ.设计原理 数字频率调制又称频移键控，记作FSK ；二进制频移键控记作2FSK 。 2FSK 数字调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 {) cos()cos(211 2 2 )(θωθω?++=t A t A FSK t 时 发送时 发送"1""0" 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 图1-1 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即
集成光学讨论题
聚合物电光波导调制器的研究 一．概述 聚合物电光调制器具有卓越的性能和潜在的巨大应用前景，因此自上世纪九十年代以来就开始受到人们的广泛关注。迄今，由于材料研究方面的进展，聚合物调制研究已经取得了巨大进步，但是仍然存在诸如器件稳定性问题和高损耗问题。 在学习了《集成光学》这门课程之后，受到老师和其他上台演示的同学的启发，我对聚合物电光调制器产生了浓厚的兴趣，思考如何能解决器件损耗的问题，在查阅了大量的资料后发现，有一种“包层调制”的方法可以降低器件损耗，即高损耗的电光聚合物材料被用于波导的包层，而其芯层则使用低损耗的非电光的有机或无机材料，由于线性电光效应，信号电场在包层中与其中的光导模消逝场发生耦合，将信号场的能量搭载到光载波上，从而实现信号调制。由于包层中弱的导模功率，因此可以预期包层调制下的材料光损耗是可以降低的，通过优化设计与分析发现适当降低波导芯层的尺寸可以弥补因包层调制引起的调制效率的下降。本文将简单介绍聚合物电光波导调制器的发展、研究、应用以及“包层调制”的基本概念。 二．光调制的基本概念和调制器的种类 1.光调制的一些基本概念 光调制就是将电信号加载到光波上并使得光波的可观测量，如位相、频率、振幅偏偏振，发生变化的过程。最简单直接的调制就是激光光源的内调制，它是利用调制信号直接控制激光器的振荡参数，使输出光特性随信号而变。在直接调制半导体激光二极管的过程中，不仅输出光强度随调制电流发生变化，而且输出光的频率也会发生波动，也就是说在幅度调制的同时还受到频率调制，特别是在信号频率进入微波时的高速调制情况下，这个现象称为“啁啾”特性。由于啁啾的存在，不仅使单个纵模的线宽展宽，而且在单模光纤中传播时，在色散的作用下将使信号的非线性失真加剧，从而限制了通讯系统的中继距离一般小于 80km。与内调制相对照，还存在另一种调制方式--外调制。所谓外调制，就是在激光器的外部设置调制器，利用调制信号作用于调制元件时所产生的物理效应（如电光、声光或磁光等），使通过调制器的激光束的某一参量随信号变化。相比于内调制，外调制方法不仅调制速率高，带宽大，而且无频率啁啾，因此成为当今大容量、长中继的WDM光纤通讯系统和高速光处理系统的标准方法。 调制时光波的任何一个特性参数（位相、频率、振幅、偏振）都可以被调制，相应地，光调制方式可以分为相位调制、振幅调制、频率调制、偏振调制。由于通常的光探测器的输出信号直接与入射光波的强度有关，探测器可以直接从强度调制波还原出调制信号。而相位调制或频率调制等必须采用外差接收来解调，在技术上比较复杂和困难，所以强度调制用的多。 2.光调制器的种类 按照调制器的工作原理，光调制器可以分为电光调制器、声光调制器、磁光调制器、电致吸收调制器。 电光调制器是利用介质的线性电光效应(Electro-optic Effect, EO )来工作的。由于电光效应，介质的折射率变化随信号电压线性改变，介质折射
电光调制实验实验报告
广东第二师范学院学生实验报告 院（系）名称物理系班 别11物理 本四B 姓名 专业名称物理教育学号 实验课程名称近代物理实验（2） 实验项目名称电光调制实验 实验时间2014年12月 18日实验地点物理楼五楼 实验成绩指导老师签名 内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验 结果与分析、实验心得 【实验目的】 1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法 2. 学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数 3. 观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象 【实验仪器】 铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器 【实验内容及步骤】 一、调整光路系统 1. 调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基 本处于一条直线，即使光束通过小孔。 放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主 截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。 2. 将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看 光束是否在晶体中心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。 3. 拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。光强调到 最大，此时晶体偏压为零。这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗十字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。如图四所示 4. 旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂
10电光调制器解析
第10课：电光调制器（光学BPM） 本课介绍如何制作一个3D模拟的线性电光效应（Pockels效应）改性的材料。参考波导设计[1]如图1所示。本节中，该波导被创建时，电位被施加到电极上，并将结果进行比较，参考文献[1]。 图1：这是参考1图2，绘制倒挂。该波导是一个“底- 删除”的设计，使包层是BCB，用胶水波导到另一个基板，未显示的聚合物。这种安装暴露AlGaAs敷层在空气中，并在背面电极蒸发那里。 所有的长度都在微米。
OptiBPM中有另一个，老年人，电光模块。此遗留功能是专门三个共面的电极上扩散电极在铌酸锂中使用时。参见第14课：马赫-曾德尔干涉仪开关。如果不需要你想要的符合模型，以这种特定的情况下，系统，以及有关电极阻抗的信息，你可能要考虑所描述的电极区域功能第14课：马赫-曾德尔干涉仪开关。对于所有其他电光模拟，在本教程中所描述的功能应该被使用。 在这个例子中的材料系统是砷化铝镓。脊结构形成波导和支持TE 和TM波，虽然只有TE模式被激发在我们的例子。电极是金属和不显著相交的引导模式。当电极有电势差时，大多垂直电场出现在支持光模的材料。的材料的折射率由electo光效应略有修改。的影响小，但它可以使在光学波的相位的显著差异传播很长的距离后，1厘米的顺序。根据文献[1]，采用17.8 V该顶面和背面电极之间的电位差应在波导的基本模式1厘米传播后，引起皮的相位变化。
为了使模拟电压依赖性光学相移项目，请按照下列步骤。一个完成的项目可以在教程Samples目录中找到名为 Lesson10_ElectroOptic.bpd。 建议您已经完成了第1课：入门。这也是一个好主意，已经完成了第9课：创建一个芯片到光纤对接耦合器为好，以熟悉无电光效果的3D BPM模拟问题。 定义介质材料 步行动 1 在新的项目中，打开配置文件设计，并在科材料/绝缘创建砷化镓一种新材料。命名材料GaAs155，并在新材料的二维和三维各向同性选项卡中输入的3.421076的折射率。折射率的这个值是从参考文献2。砷化镓电光张量具有非零分量R41 = R5 2 = R63在晶体中的坐标系。但是，该设备的波导轴旋转时在XZ平面上由45°相对于晶轴，使垂直（平行于Y）的静电场由电光系数等于R41影响到在TE模式。在这个项目中，我们将模拟一个TE模式，因此进入R41系数为RV，垂直电光系数。（选择的电子光学效应的复选框）的电场的水平部分不影响水平偏振的TE模式，所以相对湿度应该被设置为零。
晶体电光调制实验
晶体电光调制与光通信实验 实验人： 合作人: （物理科学与工程技术学院，光信息科学与技术 2011 级 1 班，学号11343026） 一．实验目的 1.掌握晶体电光调制的原理和实验方法。 2.学会用简单的实验装置测量晶体半波电压、电光常数的实验方法。 3.观察电光效应所引起的晶体光学特性的变化和会聚偏振光的干涉现象。 二．实验原理 1.电光效应 当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应。 电场引起的折射率的变化： +++=2 00bE aE n n 其中a 和b 为常数， 0n 为0E =0时的折射率。 光在各向异性晶体中传播时，因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同，光的 折射率也不同。在主轴坐标中，折射率椭球及其方程为： 1 2 3 22 2 22 1 2 =+ + n z n y n x 式中1n 、2n 、3n 为椭球三个主轴方向上的折射率，称为主折射率。当晶体加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球方程变成： 1 222212 213 223 233 2 222 2 211 2 =+ + + + + n xy n xz n yz n z n y n x 晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种。纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应；横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生的电光效应，本实验研究铌酸锂晶体的一次电光效应。铌酸锂晶体属于三角晶系，3m 晶类，主轴z 方向有一个三次旋转轴，光轴与z 轴重合，是单轴晶体，折射率椭球是旋转椭球，其表达式为 1 22 20 2 2=+ +e n z n y x 加上电场后折射率椭球发生畸变，当x 轴方向加电场，光沿z 轴方向传播时，晶体由单轴晶变为双轴晶，垂直于光轴z 轴方向的折射率椭球截面由圆变为椭圆，此椭圆方程为 1 2)1 ( )1 ( 222 2220 2 2220 =-++-xy E y E n x E n x x x γγγ 2.电光调制原理
课程设计振幅调制解调器的设计
AM振幅调制解调器的设计与仿真 目录 1.课程设计的目的 (2)
2.课程设计的内容 (2) 3.课程设计的原理 (2) 4.课程设计的步骤或计算 (4) 5.课程设计的结果与结论 (8) 6.参考文献 (9) 一．课程设计的目的 目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。
二. 课程设计的内容 1、 AM振幅调制解调器的设计 （1）AM振幅调制解调器的设计 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM信号调制主要指标：载波频率：15MHz 正弦波调制信号：1KHz 正弦波 输出信号幅度：大于等于5V（峰峰值）无明显失真 （2）AM信号同步检波器 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器 主要指标：输入AM信号：载波频率15MHz 正弦波，调制信号：1KHz 正弦波，幅度大于1V，调制度为60%。输出信号：无明显失真，幅度大于5V。 三. 课程设计原理
1. MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。 MC1496的内部电路图及引脚电路 2. 振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换过程。通常载
推荐-基极振幅调制器的设计与实现 精品
高频电子线路课程设计 题目基极振幅调制器的设计与实现 系 (部) 班级 姓名 学号 指导教师 20XX 年 7 月 8 日至 7 月 12 日共 1 周
高频电子线路课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录
前言 目前，随着电子信息技术的快速发展，为了将低频信号有效地辐射出去为了使发射与接收效率碌在发射机与接收机方面部必须采用天线和谐振回路。但语言、音乐图像信号等的频率变化范围如果直接发射音频信号财发射机将工作于同一频率范围。这样接收机将同时收到许多不同电台的节目无法加以选择。克服以上的困难必须利用高频振荡将低频信号“附加”在高频振荡人这样就使天线的辐射效率提高尺寸缩小同时每个电台都工作于不同的载波颠串接收机可以调谐选择不同脉电台这就解除了上述的种种困难。 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含于高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 调幅波的形成早期VHF 频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。调频调制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅调制，对移动信道有较好的适应性。高频信号的幅度随着调制信号作相应的变化，这就是调幅波。由于高频信号的幅度很容易被周围的环境所影响。所以调幅信号的传输并不十分可靠。在传输的过程中也很容易被窃听，不安全。所以现在这种技术已经比较少被采用，但在简单设备的通信中还有采用。比如收音机中的AM波段就是调幅波，大家可以和FM波段的调频波相比较，可以看到它的音质和FM波段的调频波相比会比较差，原因就是它更容易被干扰。 所谓基极调幅，就是用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现条幅。其基本原理是，低频调制信号电压与直流偏压相串联。放大器的有效偏压等于这两个电压之和，它随着调制信号波形而变化。使三极管工作在欠压状态下，集电极电流的基波分量随着基极电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随着调制信号的波形而变化，于是得到调幅波输出。
光调制器原理及设计doc资料
光调制器原理及设计
光调制器原理及设计 姓名：张歆怡 学号：20111101209 班级：物理1102
一、光调制器的原理 光调制器是高速、短距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一。光调制器按照其调制原理来讲，可分为电光、热光、声光、全光等，它们所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-Keldysh效应、量子阱Stark效应、载流子色散效应等。其中电光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件，它在损耗、功耗、速度、集成性等方面都优于其他类型的调制器，也是目前应用最为广泛的调制器。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中,光调制器被用于控制光的强度,其作用是非常重要的。光调制的目的是对所需的信号或被传输的信息进行包括“去背景信号、去噪声、抗干扰”在内的形式变换，从而使之便于处理、传输和检测。根据将信息加载到光波上的位置，可将调制类型分为两大类：一类是用电信号去调制光源的驱动电源；另一类是直接对广播进行调制。前者主要用于光通讯，后者主要用于光传感。简称为：内调制和外调制。根据调制方式，调制类型又有：1强度调制；2相位调制；3偏振调制；4频率和波长调制。 1.1强度调制 光强度调制是以光的强度作为调制对象，利用外界因素使待测的直流或缓慢变化的光信号转换成以某一较快频率变化的光信
号，这样，就可采用交流选频放大器放大，然后把待测的量连续测量出来。 1.2相位调制 利用外界因素改变光波的相位，通过检测相位变化来测量物理量的原理称为光相位调制。 光波的相位由光传播的物理长度、传播介质的折射率及其分布等参数决定，也就是说改变上述参量即可产生光波相位的变化，实现相位调制。 由于光探测器一般都不能感知光波相位的变化，必须采用光的干涉技术将相位变化转变为光强变化，才能实现对外界物理量的检测，因此，光相位调制应包括两部分：一是产生光波相位变化的物理机理；二是光的干涉。 1.3偏振调制 利用偏振光振动面旋转，实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动，按马吕斯定理，输出光强为 I=I0cos2α 其中：I0表示两偏振器主平面一致时所通过的光强；α表示两偏振器主平面间的夹角。 1.4频率和波长调制 利用外界因素改变光的频率或光的波长，通过检测光的频率或光的波长的变化来测量外界的物理量的原理，称为光的频率和波长调制。
电光调制器
第三章电光调制器
内容 ?电光调制的基本原理 ?铌酸锂（LiNbO3）电光调制器?半导体电吸收调制器（EAM）
电光调制 电光调制：将电信息加载到光载波上，使光参量随着电参 量的改变而改变。光波作为信息的载波。 强度调制的方式 作为信息载体的光载波是一种电磁场：()() 0cos E t eA t ωφ=+r r 对光场的幅度、频率、相位等参数，均可进行调制。在模拟信号的调制中称为AM 、FM 和PM ；在数字信号的调制中称为ASK 、FSK 和PSK 。调制器：将连续的光波转换为光信号，使光信号随电信号的变化而变化。性能优良的调制器必须具备：高消光比、大带宽、低啁啾、低的偏置电 压。
电光调制的主要方式 直接调制：电信号直接改变半导体激光器的偏置电流，使输出激光强度随电信号而改变。 优点：采用单一器件 成本低廉 附件损耗小 缺点：调制频率受限，与激光器弛豫振荡有关 产生强的频率啁啾，限制传输距离 光波长随驱动电流而改变 光脉冲前沿、后沿产生大的波长漂移 适用于短距离、低速率的传输系统
电光调制的主要方式 外调制：调制信号作用于激光器外的调制器上，产生电光、热光或声光等物理效应，从而使通过调制器的激光束的光参量随信号 而改变。 优点：不干扰激光器工作，波长稳定 可对信号实现多种编码格式 高速率、大的消光比 低啁啾、低的调制信号劣化 缺点：额外增加了光学器件、成本增加 增加了光纤线路的损耗 目前主要的外调制器种类有：电光调制器、电吸收调制器
调制器调制器连续光源 光传输 NRZ 调制格式 其他调制格式: ?相位调制 ?偏振调制 ?相位与强度调制想结合光传输RZ 调制格式 脉冲光源电光调制 折射率的改变通过 电介质晶体Pockels 效应和半导体材料 中的电光效应 光吸收的改变通过半导体材料中的Franz-Keldysh效应量子阱半导体材料中的量子限制的Stark 效应光与物质相互作用 相位调制 偏振调制 (双折射材料) 强度调制强度调制通过-干涉仪结构-定向耦合
浅议铌酸锂电光调制器的应用差异
浅议铌酸锂电光调制器的应用差异目前市面上常见的10G调制带宽的铌酸锂调制器按结构可大致分为2种, 分别是相位调制器和强度调制器. 其中强度调制器的细分种类又更多, 按应用类型划分其中用于数字光通信的可以分为固定啁啾和零啁啾的类型; 而用于光载微波通信的又有模拟强度调制器;在传感领域为了获得极窄和极高的消光比光脉冲, 又有专门工作于脉冲模式下的调制器. 一般我们在对调制器进行选型, 主要考虑应用场景(模拟or数字系统), 调制速率, 调制格式, 半波电压, 啁啾特性, ON/OFF消光比等. 因诺尔可提供远比Thorlabs更为丰富类型的铌酸锂调制器, 欢迎联系咨询. 以下是Thorlabs对数字光通信的强度调制器的关于固定啁啾和零啁啾详细描述,最后是相位调制器的细节阐述. 10 GHz强度调制器，固定啁啾 Parameter Value Operating Rangea1525 –1605 nm Optical Loss 4.0 dB (Typical) Bit Rate Frequency9.953 Gb/s Electro-optic Bandwidth(-3 dB)10 GHz PRBSb Optical Extinction Ratio13 dB 该调制器设计用于1550 nm窗口。将该调制器使用于另一波长下（例如，可见光）会导致损耗临时增大，而且不在保修范围内。例如，由更短的波长引起的损耗增大可通过将调制器加热到70 °C并维持一小时来恢复。 伪随机二进制序列 特性 C波段和L波段工作范围 低光学损耗：0 dB（典型） 钛扩散Z切面铌酸锂 驱动电压低
长期偏置稳定 Telcordia GR-468兼容 集成的光电探测器 LN82S-FC是10 GHz的LiNbO3强度调制器，0.7固定啁啾，集成光电二极管。它带有PM输入光纤尾纤和SM输出尾纤，终端为FC/PC接头。PM光纤与慢轴对齐，慢轴与e光模式对齐。集成的光电探测器可用于光学功率监测和调制器偏置控制，消除对外部光纤分路器的需要。RF输入通过一个GPO?接头输入调制器。 这些调制器是由钛扩散Z切面LiNbO3制成的，在马赫-曾德尔干涉仪的两个臂之间产生不同的推-拉相移。除了强度调制，这也导致输出信号的相位/频率（线性调频）的偏移。这种固定啁啾调频的调制器将脉冲啁啾降低，当光纤所在的网络的分散系数为正时很有用。啁啾降低的脉冲通过具有正分散系数的光纤时将被压缩，直到达到最小值。超过该点色散项将占主导。因为啁啾脉冲会增加脉冲的谱宽，所以穿过同一段光纤后，线性调频的脉冲最终会比未线性调频的脉冲宽。相比零线性调频设备，这些固定线性调频强度调制器是要求提高功率损耗（对于+1600ps/nm小于2 dB）性能的应用的理想选择。对于电信应用，该LN82S-FC 易于集成到300引脚的兼容MSA的应答器中。 10 GHz强度调制器，零啁啾 Parameter Value Operating Rangea1525 –1605 nm Optical Loss 4.0 dB(Typical) Bit Rate Frequency12.5 Gb/s Electro-optic Bandwidth(-3 dB)10 GHz PRBSb Optical Extinction Ratio13 dB 该调制器设计用于1550 nm窗口。将该调制器使用于另一波长下（例如，可见光）会导致损耗临时增大，而且不在保修范围内。例如，由更短的波长引起的损耗增大可通过将调制器加热到70 °C并维持一小时来恢复。
电光调制器工作点控制课程设计论文
基于锁相放大器的电光调制器工作点放大 摘要： 关键词： 引言：基于光时域反射（OTDR）技术的分布式光纤传感系统不仅具有无电磁辐射、抗干扰能力强、化学稳定性好等优点，而且其传感元件仅为光纤，单端测量即可同时获得被测量在时间和空间上的分布状况，空间分辨率可以达到米量级。相对于传统的电传感仪器，具有其自身独特的优势。 其中电光调制器EOM产生的光脉冲具有更快的上升沿，可以获得更高的空间分辨率，其消光比通常也比较高，可以达到30~40dB，且调制过程中无啁啾效应。由于基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统常常需要达到米量级的空间分辨率，所以常采用EOM作为探测光脉冲的发生器。然而EOM的工作点在长期工作时易发生漂移现象，从而引起探测光脉冲消光比的波动，降低传感系统的信噪比。因此需要采用自动控制装置对EOM工作点进行锁定。本文在分析EOM调制特性及传统EOM工作点锁定方法局限性的基础上，提出一种基于所想放大器反馈的EOM工作点控制方法，以期实现消光比高、稳定性好的光脉冲输出，降低EOM 工作点漂移对基于光时域反射技术的分布式光纤传感系统性能的影响。 2 基于EOM的脉冲光调制原理 2.1 EOM的工作点选取 EOM 是利用某些晶体的电光效应对光信号进行调制的器件。对一个典型的铌酸锂MZ 电光调制器来说，它的传递函数可以用公式（1）来描述[1]： p=1 ?[1+cos?( π ?Vbias+VRF+ψoffset] 其中，p是归一化的输出光功率，Vbias与VRF分别是给EOM加的直流偏置电压和射频调制电压；Vπ是EOM的半波电压，ψoffset是初始的偏移相位。 为EOM输出特性曲线漂移示意图，EOM光功率-电压传递函数曲线如图1中实线所示
铌酸锂晶体电光调制器的性能测试_OK
铌酸锂(LiNb03)晶体电光调制器的性能测试 铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。有些晶体部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。 【实验目的】 1．了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能． 2. 掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法 3. 观察电光调制现象 【实验仪器】 1．激光器及电源 2．电光调制器(铌酸锂) 3．电光调制器驱动源 4. 检流计 5．示波器 6．音频输出的装置 7．光具台及光学元件 【实验原理】 1．电光效应原理 某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。折射率N 和外电场E 的关系如下： ΛΛ++=-2 20 211RE rE n n (1) 式中，0n 为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r 是线性电光系数，R 是二次电光系数。通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。 目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E 的二次项和高次项。因此（1）式为：
3晶体的电光效应与电光调制_实验报告
晶体的电光效应与光电调制 实验目的： 1) 研究铌酸锂晶体的横向电光效应，观察锥光干涉图样，测量半波电压； 2) 学习电光调制的原理和试验方法，掌握调试技能； 3) 了解利用电光调制模拟音频通信的一种实验方法。 实验仪器： 1) 晶体电光调制电源 2) 调制器 3) 接收放大器 实验原理简述： 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将随着外加电场的变化而变化，这种现象称为光电效应。晶体外加电场后，如果折射率变化与外加电场的一次方成正比，则称为一次电光效应，如果折射率变化与外加电场的二次方成正比，则称为二次电光效应。晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应 1、 电光调制原理 1) 横向光电调制 如图 入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x 轴的线偏振光，他在晶体感应轴x ’,y’上的投影的振幅和相位均相等，分别设为 wt A e x cos 0'=wt A e y cos 0'= 用复振幅表示，将位于晶体表面（z=0）的光波表示为A E x =)0('A E y =)0(' 所以入射光的强度为22 '2 '2)0()0(A E E E E I y x i =+=?∝ 当光通过长为l 的电光晶体后，x’,y’两分量之间产生相位差A l E x =)('δi y Ae l E -=)(' 通过检偏器出射的光，是这两个分量在y 轴上的投影之和
() 12 45cos )()('0-= ?=-δ δi i y y e A e l E E 其对应的输出光强I t 可写为()()[] 2 sin 2*2200δ A E E I y y t =?∝ 由以上可知光强透过率为2 sin 2δ==i t I I T 相位差的表达式()d l V r n l n n y x 223 0'' 22λ π λ π δ= -= 当相位差为π时?? ? ??= l d r n V n 223 02λ 由以上各式可将透过率改写为()wt V V V V V T m sin 2sin 2sin 02 2 +==π π π π可以看出改变V0或 Vm ，输出特性将相应变化。 1) 改变直流电压对输出特性的影响 把V0=Vπ/2带入上式可得 ()?? ???? ???? ??+=+==wt V V wt V V V V V T m m sin sin 121sin 2sin 2sin 02 2 πππππ π 做近似计算得?? ???????? ??+≈ wt V V T m sin 121ππ 即T ∝Vmsinwt 时，调制器的输出波形和调制信号的波形频率相同，即线性调制 如果Vm ＞Vπ，不满足小信号调制的要求，所以不能近似计算，此时展开为贝塞尔函数，即输出的光束中除了包含交流信号的基波外，还有含有奇次谐波。由于调制信号幅度比较大，奇次波不能忽略，这时，虽然工作点在线性区域，但输出波形依然会失真。
AM振幅调制解调器的设计(屈志平)
AM振幅调制解调器的设计自动化ＺＹ１２０２屈志平 设计方法：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM 信号调制解调。 1.MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。
MC1496的内部电路图及引脚电路 2.振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换 过程。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。 表达式为，则调幅信号的表达式为： 3.同步检波 同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘 法器的相乘原理， 实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一个输 入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号
，另一输入端输入同步信号（即载 波信号），经乘法器相乘，由式（4-4）可得输出信号U0（t）为 1.振幅调制器电路及仿真 载波Uc(t)频率为15MHZ,振幅为4.5V。调制信号U（t）频率为1KHZ,振幅为26mv,电阻、电容阻值如图2所示 MC1496构成的振幅调试器
电光调制器
电光调制器的原理 要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光 辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器.由已调制的激光辐射还原出所加载信息 的过程则称为解调.因为激光实际上只起到了"携带"低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调 制的载波称为已调波或调制光.按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅,调频,调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制.强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化.激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一般都是直接地响应其所接受的 光强度变化的缘故. 激光调制的方法很多,如机械调制,电光调制,声光调制,磁光调制和电源调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用.电光调制根据所施加的电场方 向的不同,可分为纵向电光调制和横向电光调制.利用纵向电光效应的调制,叫做纵向电光调制,利用横向电光效应的调制,叫做横向电光调制编辑本段电光调制器的应用 在电通信系统中,原始率数字信号电平的峰－峰值只有0.8V。因为数据率大于2.5Gb/s的铌酸锂调制器的半波电压（Vp）较高，故都需要用驱动器来推动调制器。驱动器不仅要有很宽的工作频带，并且要能提供足够大的微波输出功率。例如：对于10Gb/s、Vp＝5.5V的调制器，需要驱动器具有75KHz 到8GHz的工作频带及20dBm（100mW）的1dB输出功率。制作率的驱动器是非常困难的，因此制作具有低Vp的调制器是很受欢迎的。 当然，也要求调制器有良好的其他性能，如低的光插入损耗、大的消光比、小的光反射损耗、弱的电反射损耗和合适的啁啾（chirp）参量。 电光调制器有很多用途。相位调制器可用于相干光纤通信系统，在密集波分复用光纤系统中用于产生多光频的梳形发生器，也能用作激光束的电光移频器。 电光调制器有良好的特性，可用于光纤有线电视（CATV）系统、无线通信系统中基站与中继站之间的光链路和其他的光纤模拟系统。 电光调制器除了用于上述的系统中用于产生高重复频率、极窄的光脉冲或光孤子（Soliton），在先进雷达的欺骗系统中用作为光子宽带微波移相器和移频器，在微波相控阵雷达中用作光子时间延迟器，用于光波元件分析仪，测量微弱的微波电场等。