1.2.4电光调制器的电学性能

1.2.4电光调制器的电学性能1.外电路对调制带宽的限制电光调制器的等效电路调制器的并联谐振回路作用在晶体上的实际电压：最大调制带宽：驱动峰值调制电压：驱动功率：2、高频调制时渡越时间的影响:

当调制频率极高时,在光波通过晶体的渡越时间内,电场可能发生较大的变化,即晶体中不同部位的调制电压不同.γ与ωmτd的关系曲线3、行波调制器将调制信号以行波的形式加到晶体上,使高频调制场以行波形式与光波场相互作用.并使光波与调制信号在晶体内始终具有相同的相速度.行波调制器通常采用横向调制行波电光调制器1.2.5电光波导调制器

1.体调制器：前面讲的各种电光调制器，具有较大体积尺寸的分离器件-体调制器。 特点：几乎整个晶体材料都受到外加电场的作用，加的电场强。〔缺点〕 2.集成光学：把激光器、调制器、探测器等有源器件“集成〞在同一衬底上，并通过波导、耦合器等无源元件连接起来，构成一个完整的微型光学系统。光波导的定义与原理光波导的分类：平面波导,矩形波导光波导调制器:光波导调制器的特点：a.加电场的区域很小，薄膜附近。薄膜厚度微米量级。驱动 功率比体调制器小1-2个数量级。b.利用电光、声光控制时，折射率的变化，使两传播模间有 一相位差。与体调制器不同的地方：由于外场的作用导致 波导中本征模〔如TE模和TM模〕传播特性的变化以及两不同模式之间的耦合转换〔模耦合调制〕。平面波导的横截面(1)1、电光波导调制器的调制原理物理基础是晶体介质的泡克耳斯效应. 简化：如果波导中电光材料均匀，加电场均匀。TE，TM完全限制在波导薄膜层中，阶次相同，m=l，这时积分取极大值。这时，TE模和TM模的场分布几乎相同，仅电矢量的方向不同。且如果相位匹配,(1)式变为：要获得完全的TETM功率转换，必须满足：无转换时：波导调制器的输出光强(TM)与输入光强之比为：

d-波导薄膜厚度2、电光波导相位调制

设传播的波为TM波，电场方向Ez，相位变化： 对于电光波导相位调制，不存在不同模之间的互耦合。LiNbO3电光波导相位调制器结构示意图3、电光波导强度调制器原理：线偏光相干合成两束光相位差：合成后的光强是相位差的函数(与体调制器的强度调制类比)提高调制深度及降低插入损耗的措施:分支张角不宜太大波导必须为单模波导和电极在结构上应严格对称其它类型波导调制器,定向耦合型调制器,电吸收调制器等.干涉仪型波导调制器1.2.6电光偏转电光偏转的应用光的偏转角连续变化的模拟式偏转,主要用于各种显示不连续的数字偏转,主要用于光存储1、电光偏转的原理电光偏转是利用电光效应来改变光束在空间的传播方向电光偏转原理图双KDP楔形棱镜偏转器多极棱镜偏转器双KDP楔形棱镜偏转器多极棱镜偏转器2、电光数字式偏转器结构由电光晶体和双折射晶体组合而成,双折射晶体能使线偏转光分成互相平行振动方向垂直的两束光.电光数字式偏转器原理数字式偏转原理三级数字式偏转器1.2.7设计电光调制器时应考虑的问题一个高质量的电光调制器主要应满足以下几个方面的要求：(1)调制器应有足够宽的调制带宽，以满足高效率无畸变地传输信息。(2)调制器消耗的电功率小。(3)调制特性曲线的线性范围大。(4)工作稳定性好。各参数的选择：〔晶体质量，尺寸，运用方式〕(1)晶体的选择 a.光学性能好，吸收和散射小，光损耗小。 b.晶体的折射率均匀，n≤10-4/cm，可以减小对的影响。 c.选择电光系数大的晶体，降低半波电压。d.晶体有较好的物理性能，硬度大，不易损坏。降低的V/2的方法：

在纵向调制器中，采取几级晶体纵向串联进行电光调制，光学上串联，电学上并联，一般选4-6块晶体。把晶体的x，y轴逐块旋转90o。为了减小调制器的体积，使相邻两块晶体的加压方向相反。(2)运用方式 根据实际情况的要求，合理的选择运用方式。 KDP的纵向运用，半波电压高，但结构简单，可以采取措施降低半波电压。 LN的横向运用，半波电压低，但晶体易于损坏，适于中等功率的激光调制。降低的V/2的具体方案：第一块晶体z向加电场，z向通光，第二块晶体z的负向加场，z向通光，必须使第二块晶体x,y轴相对于第一块晶体旋转90o，使在第一块晶体中传播的快光在第二块晶体中仍然为快光——使相加。在同样相位延迟时，在每一块晶体上加的电压为：串联电光晶体(3)调制电压 为了防止失真，一般选择〔 〕在/1