电光调制器原理及其性能.pptVIP

电光调制器的技术参数 7．插入损耗 插入损耗是反映调制器插入光路引起光功率损耗程度的参数。对于外部调制器而言，必须保证器件的插入损耗最小。 其定义为： 电光调制器的技术参数 8．品质因数 品质因数即驱动电压与电极长度的乘积（ ）。 高质量的电光调制器的设计要求 以KDP类电光调制器为例来说明如何选择参数 1 电光晶体材料的选择： ? 1.光学性能好 对调制光波透明度高，吸收和散射损耗 小，并且晶体的折射率均匀，其折射率的变化应满足? 2.电光系数要大 因为调制器的半波电压及所耗功率 分别 和 成正比 3. 调制晶体还要有要好的物理化学性能（硬度、光破 坏阈值、温度影响和潮解等）。 2 降低功率损耗的方法 由于KDP类电光晶体的半波电压较高，为了降低其功率损耗，可采用n级晶体串联的方式（光路串联、电路并联） 4块KDP晶体串联，把相同极性的电极连在一起，为使4块晶体对入 射的偏振光的两个分量 的相位延迟皆有相同的 符号，则把晶体的x轴 和y轴逐块旋转90°放 置，其结果使相位延迟相加，这相当于降低了 半波电压 3 调制电压的选择 根据调制特性曲线，即使调制器工作在B点，若调 制信号电压幅值过大，仍会到达非线性部分，会使 调制光发生畸变。 ? 为使畸变尽可能小，必须把高次谐波的幅值控制在 允许的范围内，调制电压不能太大，当小于 5 ％时， 要求 4 电光晶体尺寸的选择 （KDP类晶体纵向运用电光晶体长度的选择） 1 增加晶体长度能减小调制器的电容使频带加宽 ? 2 长度越长对加工精度要求越高，否则晶体的光轴不可 能完全平行于光波传播方向，会受到晶体自然双折射的影响，增加相位延迟的不稳定性，L不能过长。 ? 横向截面： 主要根据通光孔径的要求而定。 电光调制器应用实例 M-Z干涉仪式电光调制器 目前高速长距离系统中，所用调制器大多数是以M-Z干涉仪为基础的行波电极电光调制器.这种调制器具有如下优点： (l)采用行波电极，可获得很高的工作速度； (2)以 材料为衬底制作的M-Z调制器与DFB激光器组合，使调制信号的频率惆啾非常小； (3)性能的波长依赖性很小。 光波在介质中的传播规律受介质折射率分布的制约，而折射率的分布又与其介电常量密切相关。 介质的介电常量与晶体中的电荷分布有关，当晶体上 施加电场后，将引起束缚电荷的重新分布，并引起介电 常量的变化，导致晶体折射率的变化。 * 和分别是光强最小值和光强最大值，为平均光强，为交变光强幅值。 * 电光调制器原理及其性能 主要内容 电光调制的基本原理及公式推导 电光调制的物理基础：电光效应 电光调制的分类：强度调制、相位调制、偏振态调制等 某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当 光波通过此介质时，其传播特性就受到影响而改变 外加电场时晶体的折射率是电场E的函数，可表示为 或 线性电光效应 （Pockels效应） 二次电光效应（Kerr效应） 折射率椭球 在晶体未加外电场时，主轴坐标系中折射率椭球的方程为： 电光调制的基本原理及公式推导 1.x，y，z为介质的主轴方向，在晶体内沿着主轴方 向的电位移D和电场强度E是互相平行的； 2. n1、n2、n3为折射率椭球x，y和z方向的折射率(主折射率)。 ? 折射率椭球方程可以描述光波在晶体中的传播特性。 KDP为四方晶系，负单轴晶体， 电光张量为 电光调制的基本原理及公式推导 KDP晶体独立的电光系数只有 KDP的纵向运用 外加电场的方向平行于Z轴，即 折射率椭球方程为 电光调制的基本原理及公式推导 对上式主轴化(寻找新坐标系使得折射率椭球不含交叉项) 通过坐标变换将上式变换成具有标准形式的椭球方程。 KDP的纵向运用 电光调制的基本原理及公式推导 考虑x和y方向是对称的，所以将x坐标和y坐标绕z轴旋转45° 得到新的坐标系下的折射率椭球方程 新折射率椭球各主轴方向的折射率为 电光调制的基本原理及公式推导 沿z 轴加电场时，折射率发生了变化 (电致折射率变化), KDP晶体由单轴 晶体变成了双轴晶体，折射率椭球的 主轴绕z 轴旋转了45°角 转角与外加电场大小无关，折射率变化与电场大小成正比 电致折射率变化是实现光调制、调Q、锁模技术的物理基础 KDP的