光调制器的基本原理

光调制器的基本原理

光调制器，用于控制光的强度，分类电光、热光、声光、全光，基本理论电光效应等。

光调制器是高速、短距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一。光调制器按照其调制原理来讲，可分为电光、热光、声光、全光等，它们所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-Keldysh效应、量子阱Stark效应、载流子色散效应等。

其中电光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件，它在损耗、功耗、速度、集成性等方面都优于其他类型的调制器，也是目前应用最为广泛的调制器。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中，光调制器被用于控制光的强度，其作用是非常重要的。

光调制的目的是对所需的信号或被传输的信息进行包括“去背景信号、去噪声、抗干扰”在内的形式变换，从而使之便于处理、传输和检测。

根据将信息加载到光波上的位置，可将调制类型分为两大类：

一类是用电信号去调制光源的驱动电源；另一类是直接对广播进行调制。

前者主要用于光通讯，后者主要用于光传感。简称为：内调制和外调制。

根据调制方式，调制类型又有：

1）强度调制；

2）相位调制；

3）偏振调制；

4）频率和波长调制。

1.1、强度调制

光强度调制是以光的强度作为调制对象，利用外界因素使待测的直流或缓慢变化的光信号转换成以某一较快频率变化的光信号，这样，就可采用交流选频放大器放大，然后把待测的量连续测量出来。

1.2、相位调制

利用外界因素改变光波的相位，通过检测相位变化来测量物理量的原理称为光相位调制。

光波的相位由光传播的物理长度、传播介质的折射率及其分布等参数决定，也就是说改变上述参量即可产生光波相位的变化，实现相位调制。

由于光探测器一般都不能感知光波相位的变化，必须采用光的干涉技术将相位变化转变为光强变化，才能实现对外界物理量的检测，因此，光相位调制应包括两部分：一是产生光波相位变化的物理机理；二是光的干涉。

1.3、偏振调制

利用偏振光振动面旋转，实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动，按马吕斯定理，输出光强为I=I0cos2α

其中：I0表示两偏振器主平面一致时所通过的光强；α表示两偏振器主平面间的夹角。

1.4、频率和波长调制

利用外界因素改变光的频率或光的波长，通过检测光的频率或光的波长的变化来测量外界的物理量的原理，称为光的频率和波长调制。