Optical fiber communication 第六节光调制器 2绍 A调制的方式内调制改变半导体激光器 B电光调制器由电光晶体构成电光晶体的电光效应折射率n随外 加电场强度E而变化。 介电抗渗参数n 01 77= 2 7(E)=n(0)+nE+5E
1-1 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 第六节 光调制器 一 .介绍 A 调制的方式:内调制.改变半导体激光器的注入电流来改变光频的 参数. 外调制.用独立于电源之外的外调制器完成,他不影响光源工 作的稳定性,可得到较高的传输质量。 B 电光调制器,由电光晶体构成,电光晶体的电光效应,折射率n随外 加电场强度E而变化。 介电抗渗参数 2 ( ) (0) 2 0 1 E E E n = + + = =
Optical fib communication 22021/2/19 7/(O)=2未加电场时的介电抗渗参数 谱克尔电光效应y线性电光系数 是E 克尔电光效应二次电光系数 线性电光效应所需的电压比克尔效应要低一些 C谱克尔效应Nb=(0+nE=7(0)+△n 7(E) n2(E) △=yE求△n △n=△( 2△ (E) (n+△n) △n △ 2 77
1 - 2 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 线性电光效应所需的电 压比克尔效应要低一些 克尔电光效应 二次电光系数 谱克尔电光效应 线性电光系数 未加电场时的介电抗渗 参数 E E 21 (0) n = C.谱克尔效应 LiNbo 3 E n n n n n E n n n n E n E n E E 2 2 1 2 2 ( ) 1 ) ( ) 1 ( ( ) 2 1 3 3 2 3 ( ) ( 0 ) ( 0 ) = − = − − − + = = = = = + = + 求
Optical fiber communication nGE是外加电场的线性函数当信号电场E改变时介质的折射率n 随之线性变化从而实现对光的调制。 二.相位调制器P224 Phase modulator (b)
1-3 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 二. 相位调制器 P224 Phase modulator n(E)也是外加电场的线性函数,当信号电场E改变时,介质 的折射率n 随之线性变化,从而实现对光的调制
Optical fiber communication 42021/2/19 A.一块电光晶体在横向或纵向通过电极加调制电压v1,便在晶体中 产生了电场强度E,由于普克尔效应折射率 n(e)=n+An=n 2 n E 当光波通过此晶体时,经受的相位变化为 rnLE q=kon(E)L=(0)-丌 20 L调制器的长度,40波长,(0)=2mL/0未加电压时的相位 变化
1-4 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 变化 调制器的长度 波长 未加电压时的相位 当光波通过此晶体时 经受的相位变化为 , 0 , (0) 2 / 0 0 ( ) (0) , : 3 2 1 ( ) 3 0 L n L r n LE k n L E n n n r n E E n = = = − = + = − A .一块电光晶体在横向或纵向通过电极加调制电压V1, 便在晶体中 产生了电场强度E, 由于普克尔效应,折射率
Optical fiber communication B5半浪电 横向:外加电场的方向垂直光的传播方向E=vd 纵向:外加电场的方向平行光的传播方向E=v/L 半浪电压V相位π变化时所需加的电压 =0(0)-z rn'LE nO 丌-》V丌 纵向 0 3 d20 =7rn2横向 半波电压v决定于调制材料的特性(n和)工作波长入及d/l
1-5 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 横向 －》 纵向 0 0 V 0 3 3 3 (0)- l r n d V r n r n LE V V = = = = 半波电压V决定于调制材料的特性(n和r)工作波长及d/l B .半波电压 横向:外加电场的方向垂直光的传播方向E=v/d 纵向:外加电场的方向平行光的传播方向E=v/L 半波电压V ,相位变化时所需加的电压
Optical fiber communication 飞行制 1电光调制器的调制频率为f周期t=1/f; 2光通过调制器的渡越时间T=L/v; 3.若t<T调制频率高则光通过调制器时将经受不同的外加电场 值,即受到不同的介电常数的影响; 4.最高调制频率的极限为fna约为1/T; 5提高调制速率的方法之一是釆用行波调制器电极做成传输线式 调制电压加于调制器的始端如果调制信号的电浪传播速度与光 波传播速度匹配;则渡越时间的影响原则上可以消除。 D光浪导型相位调制器
1-6 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications C.行波调制 1.电光调制器的调制频率为f周期t=1/f； 2.光通过调制器的渡越时间T=L/v； 3.若 t<T,调制频率高.则光通过调制器时将经受不同的外加电场 值,即受到不同的介电常数的影响； 4.最高调制频率的极限为fmax约为1/T； 5.提高调制速率的方法之一是采用行波调制器,电极做成传输线式, 调制电压加于调制器的始端,如果调制信号的电波传播速度与光 波传播速度匹配；则渡越时间的影响原则上可以消除。 D.光波导型相位调制器
Optical fiber communication 72021/2/19 输入光 电极 波寻 输出光 横兹面
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Optical fiber communication 三强度调器 intensity modulator A利用相位调制器构成的干涉型强度调制器 Mach-Zehnder interferometers 输入光 调制光
1 - 8 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 三.强度调制器 intensity modulator A.利用相位调制器构成的干涉型强度调制器 Mach -Zehnder interferometers
Optical fiber communication 92021/2/19 1 output的光强 ICos(/2) 2传输系数 3.c()-V曲线 COS 设两臂的相位各变化为1 2 相位调制作用 故1=(0)-mVVπ(O)为未加外电场时的相位变化两臂的相位 φ=φ1-2=φ(0)=v/Vπ φ(0)=φ1(0)-φ2= constant 传输系数 匚cOs[2-27z]
1-9 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 1.output 的光强 2.传输系数： 3. (v)-v曲线 设两臂的相位各变化为1，2，由于（1）中有相位调制作用， 故1＝(0)-V/V(0)为未加外电场时的相位变化两臂的相位 差: ＝1－2＝（0）＝V/V （0）＝1（0）－2＝constant 传输系数 2 ( / 2) 2 I ITcos 2 cos = = IT I ＝ cos [ ] 2 2 2 0 V V ＝ −
Optical fiber communication 02021/2/19 F(V)A 二=二-二-4 t
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