电子科技大学：《光电信息检测 Optical Information Detection》课程教学资源（课件讲稿）工程案例一：自由空间光相位调制器

信息光学变换方法 从信息光波时域变换、空域变换、参量变换 等原理出发设置案例，使学生掌握光学变换功 能器件所依据的基本原理、结构、器件设计 与加工工艺 光电信 信息光波感知系统 息检测 从光学传感、光纤传感、光学图像处理等 系统出发设置案例，使学生掌握系统设计中 光学变换、光电变换、信号处理过程所涉 及到的知识 行业工程应用实践 从地质灾害监测、安防、石油化工、电力 系统等工程应用实践出发设置案例，使学生 具有针对不同行业工程应用要求选择系统 方案，进行系统设计的能力

光电信 息检测 信息光波感知系统 行业工程应用实践 信息光学变换方法 从信息光波时域变换、空域变换、参量变换 等原理出发设置案例,使学生掌握光学变换功 能器件所依据的基本原理、结构、器件设计 与加工工艺 从光学传感、光纤传感、光学图像处理等 系统出发设置案例,使学生掌握系统设计中 光学变换、光电变换、信号处理过程所涉 及到的知识 从地质灾害监测、安防、石油化工、电力 系统等工程应用实践出发设置案例,使学生 具有针对不同行业工程应用要求选择系统 方案，进行系统设计的能力 4

信息光学 案例一：自由空间光相位调制器 变换方法 案例二：条纹投影轮廓测量术 光电信 信息光波 案例三：光纤叶片振动传感器 息检测 感知系统 案例四：高灵敏度磁场传感器 行业工程 案例五：山体滑坡光纤监测系统 案例六：分布式光纤振动传感器 应用实践 案例七：分布式拉曼温度传感器

光电信 息检测 信息光波 感知系统 信息光学 变换方法 行业工程 应用实践 案例一：自由空间光相位调制器 案例二：条纹投影轮廓测量术 案例三：光纤叶片振动传感器 案例四：高灵敏度磁场传感器 案例五：山体滑坡光纤监测系统 案例六：分布式光纤振动传感器 案例七：分布式拉曼温度传感器 5

工程案例：空间光相位调制器 内容提要： 在光电信息检测的信息光学变换方法部分，设置“空间光相 位调制器工程案例”。首先介绍高透射率空间光相位调制器的 基本组成，再次，从调制器与驱动器两个方面对技术途径进行 阐述，最后从原理、技术途径、整机技术指标进行可靠性分析。 6

工程案例：空间光相位调制器 内容提要： ⚫ 在光电信息检测的信息光学变换方法部分，设置 “空间光相 位调制器工程案例”。首先介绍高透射率空间光相位调制器的 基本组成，再次，从调制器与驱动器两个方面对技术途径进行 阐述，最后从原理、技术途径、整机技术指标进行可靠性分析。 6

引言： 。信息光学的参量变换方法是《光电信息检测》课程 的重点与难点。本工程案例来源于我们的科研项目， 拟从研究背景、组成原理、技术实现途径、关键技 术及解决措施、研制难点及解决措施等方面对该案 例进行详细的阐述

引言：  信息光学的参量变换方法是《光电信息检测》课程 的重点与难点。本工程案例来源于我们的科研项目， 拟从研究背景、组成原理、技术实现途径、关键技 术及解决措施、研制难点及解决措施等方面对该案 例进行详细的阐述。 7

需求背景： 。激光相干合成是固体激光器实现高功率输出的一个重要方向 。激光相干合成的核心是通过精密的相位控制，使波长相同的多路激光 束的输出相位保持一致 。电光相位调制器可以实现精密的相位控制，LiNb03晶体是常用的单轴 相位调制晶体 。电光相位调制器按其结构分为波导结构的相位调制器和体结构的相位 调制器 8

需求背景：  激光相干合成是固体激光器实现高功率输出的一个重要方向  激光相干合成的核心是通过精密的相位控制,使波长相同的多路激光 束的输出相位保持一致  电光相位调制器可以实现精密的相位控制，LiNbO3晶体是常用的单轴 相位调制晶体  电光相位调制器按其结构分为波导结构的相位调制器和体结构的相位 调制器 8

Leysop公司EM200L型电光相位调制器（左)与相应驱动器（右） 9

Leysop公司EM200L型电光相位调制器（左）与相应驱动器（右） 9

主体内容： 。从空间光相位调制器的四个方面来阐述 ·基本原理 。技术实现途径 ·关键技术 ·难点技术及解决措施 10

主体内容：  从空间光相位调制器的四个方面来阐述 ⚫ 基本原理 ⚫ 技术实现途径 ⚫ 关键技术 ⚫ 难点技术及解决措施 10

空间光相位调制器原理： 。基本原理：电光效应 。前置放大器和高压放大器将拍频信号中分离出来的相位差信号经过驱 动电路放大，控制电光晶体的折射率变化，导致相位变化，以此改变通 过电光晶体的光束的相位 输入信号 电压驱动器 输入接口 前置放 电压放大 大器 电路 输入光束 石英窗口 电极 LN晶体 11 个 调制器 Z Ez

空间光相位调制器原理：  基本原理：电光效应  前置放大器和高压放大器将拍频信号中分离出来的相位差信号经过驱 动电路放大，控制电光晶体的折射率变化，导致相位变化,以此改变通 过电光晶体的光束的相位 z Ez 电压驱动器 LN晶体 石英窗口 输入信号 输入接口 前置放 大器 电压放大 电路 调制器 输入光束 电极 11

技术实现途径： 。电光调制器技术实现途径 。电压驱动器技术实现途径 12

技术实现途径：  电光调制器技术实现途径  电压驱动器技术实现途径 12

电光调制器技术实现途径 方案（一） 。纵向电光调制 半波电压 2π AnL=-nYy π 2 △0= V2 n0Y13 LiNb0,电光晶体 输入光束 输出光束 X 13

电光调制器技术实现途径 方案（一）  纵向电光调制 ( ) 3 2 0 13 n V    = 纵 半波电压 3 0 13 c nL n V c       =  = −  = nL    2 LiNbO3电光晶体 输入光束 输出光束 L X Y Z V 13