《激光器单元技术》PPT课件

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1、第六章激光器单元技术6.1激光调制技术一、基本概念调制:把欲传输的信息加载到激光辐射的过程;包括振幅,强度,频率,相位等;激光多采用强度调制;调制方式:二.振幅调制方式光载波的振幅分量随调制信号的规律而变化,简称调幅.激光光电场:调制信号:调制波：频谱分布:与载波相比较，调幅波多了两个边频分量三、相位调制方式光载波的相位分量随调制信号的规律变化。调相波：调相就是光载波的总相角随着调制信号的规律而变化的振荡。四、强度调制方式由于起解调作用的光探测接受器一般都是平均光强直接响应（光频波段光场振幅变化太快Hz，尚不能

2、直接探测），所以强度调制是激光调制的主要方式。光载波的强度（功率）随调制信号的规律变化。在激光调制的实际过程中，振幅、相位和强度调制是相互联系的，主要利用光电场振幅分量的相位差调制导致的偏振态的变化或相干叠加条件实现光强度调制的效果。五、脉冲调制方式脉冲调制就是用一种断续的周期性脉冲序列作为载波，这种载波受到调制信号的控制，使脉冲的幅度或位置、频率等随之发生变化。脉冲调制方式具有较强的抗干扰能力，光通信中得到广泛的应用。利用电光、声光和磁光等物理效应，通过调制器来控制和改变激光的振幅、相位、偏振态和光强以及传播

3、方向等参量，是激光调制的主要方法。激光调制技术在能量和信息光电子领域有着广泛而重要的应用。在外界强电场的作用下,某些本来是各向同性的介质会产生双折射现象,而本来有双折射性质的晶体,其双折射性质也会发生变化,这就是电光效应.1.一级电光效应(泡克耳斯效应)外加电场引起的双折射只与电场的一次方成正比.常用电光晶体:ADP(磷酸二氢铵)KDP(磷酸二氢钾)纵向电光效应:外加电场的方向与光的传播方向(光轴Z)一致.横向电光效应:外加电场的方向(光轴Z)与光的传播方向垂直.6.2电光调制（ElectroOpticModu

4、lation）一、电光效应(EOEffect)2.平方电光效应(克尔效应)电光液体二、纵向与横向电光调制器1．纵向运用：外加电场方向与入射光波矢共线平平行称为纵向方式系统的透过率为T:调制光强与调制信号的关系曲线如图所示线性调制选取T=50%处为静态工作点，在光路中插入一个1/4波片，其主轴与电光晶体的感应主轴平行，相当于引入固定相移。对于适当大小的电压信号，调制光强与其有线性关系。2.横向的运用外加电场方向E与入射光波矢垂直正交称为横向方式，电极在通光方向容易形成均匀电场。3.电光相位调制电光相位调制器由起偏

5、器和电光晶体组成。起偏器的偏振轴平行于晶体的感应主轴，此时入射晶体的线偏振光不再分解，而是沿着一个方向偏振，故外加电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位，出射光电场为：6.3声光调制一、声光效应声光调制的物理基础是声光效应。声光效应是指光波在介质中传播时，按超声波场衍射或散射的现象。由于声波是一种弹性波，声波在介质中传播会产生弹性应力或应变，这种现象称为弹光效应，介质弹性形变导致介质的密度产生疏密交替的变化，从而引起介质折射率的周期变化，并形成折射率光栅。当光波在介质中传播时，就会发生衍射现象，衍射光的强度、

6、频率和方向等将随着超声场的变化而变化。声光调制就是基于这种效应来实现其光调制或偏转的。1、弹光效应当晶体材料受外应力的作用产生形变时，分子间的相互作用力发生改变会导致介质密度的变化，从而引起介电常数(折射率)的改变，这就是弹光效应的物理起因。2、声波在介质中的传播声波是一种弹性波(纵向应力波)，在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各质点沿波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分介质如同一个光学的“相位光栅”，该光

7、栅间距(光栅常数)等于声波波长。当光波通过此介质时，就会产生光的衍射。其衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。二、声光衍射——声光互作用的两种类型当超声被频率较低，光波平行于声波面入射(即垂直于声场传播方向)时，声光互作用长度L较短，产生喇曼—纳斯衍射。由于声速比光速小得多，故声光介质可视为一个静止的平面相位光栅。而是声波长比光波长大得多，当光波平行通过介质时，几乎不通过声波面，因此只受到相位调制，于是通过声光介质的平面被被阵面将出现凸凹现象，变成一个折皱曲面，由出射波阵面上各子波源发出的次波将发

8、生相干作用，形成于入射方向对称分布的多级衍射光，这就是喇曼—纳斯衍射。1、喇曼—纳斯衍射2、布喇格(Bragg)衍射当声波频率较高，声光作用长度较大，而且光束与声波波面间以一定的角度斜入射时，光在介质中要穿过多个声波面。故介质具有“体光栅”的性质。当入射光与声波面夹角满足一定关系时，介质内各级衍射会相互干涉。在一定条件下，各高级次衍射光将互相抵消，只出现零级和+1级(或-l级)(视入射