光电信号检测光电信号检测第八章第八章 光辐射的调制光辐射的调制注窖豹期粮甭离哄氏锥掂耀也椽拆桐躁捡喀创软敲貉馅糕糜导揽兜署滞瀑第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制光辐射调制概述光辐射调制概述既然光束具有振幅、频率、相位、既然光束具有振幅、频率、相位、既然光束具有振幅、频率、相位、既然光束具有振幅、频率、相位、强度强度强度强度和偏振等参量，如果和偏振等参量，如果和偏振等参量，如果和偏振等参量，如果能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照能够应用某种物理方法改变光波的这些参量之一，使其按照调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达调制信号的规律变化，那么该光束就受到了信号的调制，达到到到到“ “运载运载运载运载” ”信息的目的。信息的目的。信息的目的。信息的目的。需要指出的是，需要指出的是，需要指出的是，需要指出的是，由于光电探测器仅响应于光功率由于光电探测器仅响应于光功率由于光电探测器仅响应于光功率由于光电探测器仅响应于光功率( ( ( (辐射通量辐射通量辐射通量辐射通量) ) ) )，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。，所以各种光波参数的调制最终均需转化为光功率的变化。要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到光束要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到光束要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到光束要用光束作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到光束上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，上去的问题。这种将信息加载于光束上的过程称为光调制，完成这一过程的装置称为完成这一过程的装置称为完成这一过程的装置称为完成这一过程的装置称为光调制器光调制器光调制器光调制器，光束称为，光束称为，光束称为，光束称为载波载波载波载波，起控制，起控制，起控制，起控制作用的低频信息称为作用的低频信息称为作用的低频信息称为作用的低频信息称为调制信号调制信号调制信号调制信号。光波的电场强度可以表示为：光波的电场强度可以表示为：光波的电场强度可以表示为：光波的电场强度可以表示为：排批炉贸详醋填钉针泞辱妙叁刀货者对纲五将六圆削咋胸茧称店鱼酵案郁第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242 2光辐射调制光辐射调制光辐射调制光辐射调制定义定义定义定义：改变光波振幅、强度、相位、频改变光波振幅、强度、相位、频改变光波振幅、强度、相位、频改变光波振幅、强度、相位、频率或偏振等参数，使之携带信息的过程。率或偏振等参数，使之携带信息的过程。率或偏振等参数，使之携带信息的过程。率或偏振等参数，使之携带信息的过程。目的：目的：目的：目的：对所需处理的信号或被传输的信息做某种形对所需处理的信号或被传输的信息做某种形对所需处理的信号或被传输的信息做某种形对所需处理的信号或被传输的信息做某种形式的变换、使之便于处理、传输和检测。式的变换、使之便于处理、传输和检测。式的变换、使之便于处理、传输和检测。式的变换、使之便于处理、传输和检测。方法：方法：方法：方法： 1. 1. 1. 1. 调制盘调制盘调制盘调制盘 光辐射的强度（能量）光辐射的强度（能量）光辐射的强度（能量）光辐射的强度（能量） 2. 2. 2. 2. 外场（电、声、磁）外场（电、声、磁）外场（电、声、磁）外场（电、声、磁） 介质的光学性质介质的光学性质介质的光学性质介质的光学性质 振幅、相位、频率等参数。振幅、相位、频率等参数。振幅、相位、频率等参数。振幅、相位、频率等参数。咽蜡日淮律青丫扁博楞钱畦狼胎狂幢保搅瞄梁极竭刑兆瘦厉巡笺舆未逊沿第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243 3光调制的分类：光调制的分类：光调制的分类：光调制的分类：内调制、外调制内调制、外调制内调制、外调制内调制、外调制内调制：内调制：内调制：内调制：将待传输信号直接加载于光源，以改变将待传输信号直接加载于光源，以改变将待传输信号直接加载于光源，以改变将待传输信号直接加载于光源，以改变光源的输出特性来实现调制。光源的输出特性来实现调制。光源的输出特性来实现调制。光源的输出特性来实现调制。 实例：半导体激光器电源实例：半导体激光器电源实例：半导体激光器电源实例：半导体激光器电源 激光器谐振腔激光器谐振腔激光器谐振腔激光器谐振腔外调制：外调制：外调制：外调制：在光源外的光路上放置调制器，将待传在光源外的光路上放置调制器，将待传在光源外的光路上放置调制器，将待传在光源外的光路上放置调制器，将待传输信号加载于调制器上，来实现调制。输信号加载于调制器上，来实现调制。输信号加载于调制器上，来实现调制。输信号加载于调制器上，来实现调制。解调：解调：从已调制信号中恢复原始信号的过程，调制从已调制信号中恢复原始信号的过程，调制的逆过程。的逆过程。卡万虏辉洒瞬煎机那董蛛痒舒扬夯银块貌陶栅瘫找憨猪父料广坟轨峰剿豢第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20244 4调制的作用：调制的作用：调制的作用：调制的作用：使光信号携带信息、抑制背景干扰、使光信号携带信息、抑制背景干扰、使光信号携带信息、抑制背景干扰、使光信号携带信息、抑制背景干扰、抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。抑制系统固有噪声和外部电磁干扰。881 1 光辐射调制的基本原理光辐射调制的基本原理调制的形式：调制的形式：调制的形式：调制的形式：模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制、脉冲调制、数字调制。模拟调制：模拟调制：模拟调制：模拟调制：信息信号连续改变载波的强度、频率、信息信号连续改变载波的强度、频率、信息信号连续改变载波的强度、频率、信息信号连续改变载波的强度、频率、相位或偏振（载波是模拟信号）。相位或偏振（载波是模拟信号）。相位或偏振（载波是模拟信号）。相位或偏振（载波是模拟信号）。特点：特点：特点：特点：信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对信息信号的幅度与波参数的幅度之间一一对应。应。应。应。模拟调制形式：模拟调制形式：模拟调制形式：模拟调制形式：调幅（调幅（调幅（调幅（AMAM）、调频（）、调频（）、调频（）、调频（FMFM）、调相）、调相）、调相）、调相 （PMPM）。）。）。）。查杏躬果卢狸揖首危取衙肃囚征敬斯于挛簧篇巴矮磺网帝志鸭箩抄至督群第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20245 5模拟调制的原理模拟调制的原理强度调制：强度调制：振幅调制：振幅调制：频率调制：频率调制：枪内臃兽皂寇努护瞒泪伴贰誊恋骏赋挖庭蠕茄涤轰缕呢哀丘筒疙承庸鲜吼第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20246 6脉冲调制脉冲调制载波：载波：载波：载波：对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，用对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，用对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，用对信息信号的幅度按一定规律间隔取样，用脉冲序列作载波脉冲序列作载波脉冲序列作载波脉冲序列作载波（载波是（载波是（载波是（载波是脉冲序列脉冲序列脉冲序列脉冲序列） 。方法：方法：方法：方法：脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号脉冲的幅度、宽度、频率或位置随信息信号的幅度变化。的幅度变化。的幅度变化。的幅度变化。分类：分类：分类：分类：脉冲调幅（脉冲调幅（脉冲调幅（脉冲调幅（PAMPAM）、脉冲调宽（）、脉冲调宽（）、脉冲调宽（）、脉冲调宽（PWMPWM）、脉）、脉）、脉）、脉冲调频（冲调频（冲调频（冲调频（PFMPFM）、脉冲调位（）、脉冲调位（）、脉冲调位（）、脉冲调位（PPMPPM）。）。）。）。廉臃驯涣卵茁咀堪二襄鼓霖惦蜡碌珍溢水南雏节揖吉较完钒膨饱探触苇曳第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20247 7脉冲调制脉冲调制脉冲幅度调制脉冲幅度调制脉冲幅度调制脉冲幅度调制脉冲宽度调制脉冲宽度调制脉冲宽度调制脉冲宽度调制脉冲频率调制脉冲频率调制脉冲频率调制脉冲频率调制脉冲位置调制脉冲位置调制脉冲位置调制脉冲位置调制信息信号信息信号信息信号信息信号狡身肘讣十劳硝争卢挎虏今誊骂暗困荤饺循塞莲衡巷札皖湾雪诞碴沉鼓皇第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20248 8数字调制数字调制方式：方式：把信息以编码把信息以编码把信息以编码把信息以编码形式转变位脉冲序列形式转变位脉冲序列形式转变位脉冲序列形式转变位脉冲序列特点：特点：脉冲在时间上脉冲在时间上脉冲在时间上脉冲在时间上固定，幅度被量化固定，幅度被量化固定，幅度被量化固定，幅度被量化优点：优点： 效率高、失真小；效率高、失真小；效率高、失真小；效率高、失真小； 抑制噪声能力强、精度高；抑制噪声能力强、精度高；抑制噪声能力强、精度高；抑制噪声能力强、精度高； 系统易于实现。系统易于实现。系统易于实现。系统易于实现。瘸喻糠羚减莆耐趴答妇侣抡亏知欣题喝春呢搁深棚涉稼种蝶国抗涂磐焕政第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20249 9调制盘是调制盘是调制盘是调制盘是光强度光强度光强度光强度调制器的一种。调制器的一种。调制器的一种。调制器的一种。8 82 2 调制盘调制盘制作方法：制作方法：制作方法：制作方法：光刻（精密）光刻（精密）光刻（精密）光刻（精密） 表面刻划（粗线条）表面刻划（粗线条）表面刻划（粗线条）表面刻划（粗线条）作用：作用：作用：作用：把恒定的光辐射通量变成周期性重复的把恒定的光辐射通量变成周期性重复的把恒定的光辐射通量变成周期性重复的把恒定的光辐射通量变成周期性重复的光辐射通量。光辐射通量。光辐射通量。光辐射通量。涅凛缕节娟删诚牙垦勇境众峻睡阑弓骸依帛淀倔堵湿惯靠了浅菇钻禾坛俯第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241010调制盘的光刻制作方法调制盘的光刻制作方法曝光曝光显影显影腐蚀腐蚀掩模掩模 光刻胶光刻胶玻璃基底玻璃基底金属层金属层涂胶涂胶紫外光紫外光去胶去胶畔抱刃悍晶拔辟止危唯验脓沃痉余窗施邪脖斌泊骋疯荒尧锑拉洪贮鸡叮锯第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241111调制盘的扫描方式：调制盘的扫描方式：调制盘的扫描方式：调制盘的扫描方式：旋转式旋转式旋转式旋转式调制盘绕光轴转动调制盘绕光轴转动调制盘绕光轴转动调制盘绕光轴转动圆锥扫描式圆锥扫描式圆锥扫描式圆锥扫描式调制盘不动，光学系统像点作圆周运动调制盘不动，光学系统像点作圆周运动调制盘不动，光学系统像点作圆周运动调制盘不动，光学系统像点作圆周运动圆周平移式圆周平移式圆周平移式圆周平移式调制盘绕光轴作圆周平移扫描调制盘绕光轴作圆周平移扫描调制盘绕光轴作圆周平移扫描调制盘绕光轴作圆周平移扫描脉冲脉冲脉冲脉冲调宽调宽调宽调宽调制盘调制盘调制盘调制盘光点扫描式光点扫描式光点扫描式光点扫描式调幅调幅调幅调幅调制盘调制盘调制盘调制盘旋转旋转旋转旋转调频调频调频调频调制盘调制盘调制盘调制盘否辅竟幸缮溯衍辙嚷蹈疯驴别挪叉镁佑书亩广污检烘俩矿吟粪腥吏毖疼迈第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241212莫尔（莫尔（莫尔（莫尔（MoireMoire）一词在法文中的原意是表示水波纹或波状花纹。）一词在法文中的原意是表示水波纹或波状花纹。）一词在法文中的原意是表示水波纹或波状花纹。）一词在法文中的原意是表示水波纹或波状花纹。当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动当薄的两层丝绸重叠在一起并作相对运动时，则形成一种漂动的水波型花纹，当时就将这种有趣的图案叫做的水波型花纹，当时就将这种有趣的图案叫做的水波型花纹，当时就将这种有趣的图案叫做的水波型花纹，当时就将这种有趣的图案叫做莫尔条纹莫尔条纹莫尔条纹莫尔条纹。任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能任何两组（或多组）有一定排列规律的几何线族的叠合，均能产生按新规律分布的莫尔条纹图案。产生按新规律分布的莫尔条纹图案。产生按新规律分布的莫尔条纹图案。产生按新规律分布的莫尔条纹图案。1874187418741874年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，年英国物理学家瑞利首次将莫尔条纹作为一种测量手段，根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创根据条纹形态来评价光栅尺各线纹间的间隔均匀性，从而开创了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫了莫尔测试技术。随着光刻技术和光电子技术水平的提高，莫尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运尔技术获得较快发展，在位移测试、数字控制、伺服跟踪、运动比较等方面有广泛的应用。动比较等方面有广泛的应用。动比较等方面有广泛的应用。动比较等方面有广泛的应用。莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技莫尔条纹现象已成为一种精确的检测手段，应用于光电测量技术中。术中。术中。术中。在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅在莫尔测试技术中，通常利用两块光栅（称做光栅付）或光栅的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取各种被测量的信息。的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取各种被测量的信息。的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取各种被测量的信息。的两个像的重叠产生莫尔条纹，以获取各种被测量的信息。8 83 3 莫尔条纹莫尔条纹彰图桩的慈谜赁步朗媳抑吹投据峰篆度阴篆捶挝祥贩足焰春谢泵阂歧舷钙第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241313播放中播放中1. 1. 1. 1. 圆弧莫尔条纹圆弧莫尔条纹圆弧莫尔条纹圆弧莫尔条纹单击准备演示单击准备演示播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例迹蛙锦想份玻可淤戏响肮丰剧跪夹汇婪龋逝洼晤蚂溢旁训橇律拨学贺树冕第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202414142. 2. 2. 2. 光闸莫尔条纹光闸莫尔条纹光闸莫尔条纹光闸莫尔条纹播放动画播放动画播放中播放中莫尔条纹举例莫尔条纹举例久犬佯涨卯辈衅掩糕蔼赠狐对焚疮嘴借料灯烃槐揖矿故馆窥幽吻摧只世焕第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241515单击准备演示单击准备演示3. 3. 3. 3. 辐射形莫尔条纹辐射形莫尔条纹辐射形莫尔条纹辐射形莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例挡靴绽庙郑墟躇墙艰就韦蛀驻课潦晋友洞背闽墩最疲急策瞩猪偏贵馋政恳第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202416164. 4. 4. 4. 长光栅莫尔条纹长光栅莫尔条纹长光栅莫尔条纹长光栅莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例蓑抑厦韩核即博历痰黎率拽枝桩地直匪封剁裤框尚穆伯芦锋擒卜雨蠕楷纵第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202417175. 5. 5. 5. 长光栅光闸莫尔条纹长光栅光闸莫尔条纹长光栅光闸莫尔条纹长光栅光闸莫尔条纹播放动画播放动画莫尔条纹举例莫尔条纹举例铆辟糟宵秀沮型瀑梆耍蓝窃岿信掂交愈澳妓硅嫉则核榔浮逃聋缓盼氟悠旬第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241818莫尔条纹的调制作用莫尔条纹的调制作用从上面的例子可以看到：从上面的例子可以看到：从上面的例子可以看到：从上面的例子可以看到： 在光栅后的某一点的光通量随光栅的移动作在光栅后的某一点的光通量随光栅的移动作在光栅后的某一点的光通量随光栅的移动作在光栅后的某一点的光通量随光栅的移动作明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅明暗交替变化，即莫尔条纹把光栅位移信息位移信息位移信息位移信息转换转换转换转换成成成成光强度变化光强度变化光强度变化光强度变化的信号，从而实现了对光辐射的调的信号，从而实现了对光辐射的调的信号，从而实现了对光辐射的调的信号，从而实现了对光辐射的调制。制。制。制。特肿轴烽解誊哇恐夏茹票岔拷祟磋企肿根皋焊交坑拌妙坐仁冈且寞忿懊首第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20241919P P P P 计量光栅计量光栅计量光栅计量光栅精密测量中的测量元件精密测量中的测量元件精密测量中的测量元件精密测量中的测量元件P P P P 衍射光栅衍射光栅衍射光栅衍射光栅光谱仪器中的分光元件光谱仪器中的分光元件光谱仪器中的分光元件光谱仪器中的分光元件P P P P 亚波长光栅亚波长光栅亚波长光栅亚波长光栅增透、偏振元件增透、偏振元件增透、偏振元件增透、偏振元件按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅按制作方法分类：刻划光栅、复制光栅 材料：玻璃光栅、金属光栅材料：玻璃光栅、金属光栅材料：玻璃光栅、金属光栅材料：玻璃光栅、金属光栅 表面结构：黑白光栅、相位光栅表面结构：黑白光栅、相位光栅表面结构：黑白光栅、相位光栅表面结构：黑白光栅、相位光栅计量光栅计量光栅壤署拂琴硕事危茨炸膜梳均表嚼聚暂犬识黔芋州槛踩蔼耪容柳削揍信歉恭第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242020潍样迸卑批勇镜渍蹲捂曾膝寸豫钒唇迭命栈窟磊曹幽摄叁纽盅蓄诫鸦谩置第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242121炎钙威婶俯浇爷靛闯莱圈桔缔十联非赦暇斗舟巨羊费直色都情碗关酣较芦第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242222叼石朗江绰净弦宪旭勋惮势邹捆纶过软辣沉涝晌津方汀菊爷耪立泛朵盎氏第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242323复制技术基底基底压模压模印章印章紫外光复制元件复制元件曝光曝光印章印章复制元件复制元件分离分离印章印章基底基底印章SURPHEXTM（a a）（d d）（c c）（b b）干干性性光光聚聚合合物物紫紫外外成成型型压压模模技技术术茨墅篡潘良罗想糕杖缩惟娄酒组封琶酗晤申隅捌谭酬蛊蔡钨情廷再卿射烘第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242424计量光栅莫尔条纹的形式计量光栅莫尔条纹的形式横向莫尔条纹：横向莫尔条纹：横向莫尔条纹：横向莫尔条纹：P P1 1P P2 2 ，夹角，夹角，夹角，夹角 较小较小较小较小纵向莫尔条纹：纵向莫尔条纹：纵向莫尔条纹：纵向莫尔条纹：P P1 1PP2 2 ，P P1 1与与与与P P2 2接近，接近，接近，接近， 0 0斜向莫尔条纹：斜向莫尔条纹：斜向莫尔条纹：斜向莫尔条纹：P P1 1PP2 2 ，P P1 1与与与与P P2 2接近，接近，接近，接近， 0 0亮愧席蓟皆疗卫蔽观惺茹俭肯商敲鹿磺金腰粥令蘸臆趋莽寞髓武耙燃酿他第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242525莫尔条纹的几何特征莫尔条纹的几何特征条纹宽度条纹宽度条纹宽度条纹宽度 （一般（一般（一般（一般很小）很小）很小）很小）光栅移动光栅移动光栅移动光栅移动P P，条纹移动，条纹移动，条纹移动，条纹移动B B，PBPB，莫尔条纹具有放大作用，莫尔条纹具有放大作用，莫尔条纹具有放大作用，莫尔条纹具有放大作用，放大倍数放大倍数放大倍数放大倍数潮疵妆珊尸办违拌愉中医茄邵呀具敦袋丰亩站练谜吸蛀鸟侩映搓琴湍纠轧第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242626莫尔条纹的测量莫尔条纹的测量莫尔条纹的移动量：莫尔条纹的移动量：N： 移动过检测点的莫尔条纹的整数部分移动过检测点的莫尔条纹的整数部分BY：莫尔条纹宽度：莫尔条纹宽度q ： 莫尔条纹的小数部分莫尔条纹的小数部分光栅的移动量光栅的移动量秩穗依惯限驰孝芜蜀舷好跳移橱谜蜘较瓤话潮儒暗次肿学滔徘拓嚏酝嚎抖第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202427278 84 4 声光调制声光调制概念：概念：概念：概念：弹光效应：弹光效应：弹光效应：弹光效应：当一块各向同性的透明介质受外力作用时，当一块各向同性的透明介质受外力作用时，当一块各向同性的透明介质受外力作用时，当一块各向同性的透明介质受外力作用时，介质的折射率会发生变化。介质的折射率会发生变化。介质的折射率会发生变化。介质的折射率会发生变化。声光效应：声光效应：声光效应：声光效应：声波是一种机械应力弹性波，当超声波作用声波是一种机械应力弹性波，当超声波作用声波是一种机械应力弹性波，当超声波作用声波是一种机械应力弹性波，当超声波作用于介质时，也会引起弹光效应。通常把超声波引起的弹于介质时，也会引起弹光效应。通常把超声波引起的弹于介质时，也会引起弹光效应。通常把超声波引起的弹于介质时，也会引起弹光效应。通常把超声波引起的弹光效应称为声光效应。光效应称为声光效应。光效应称为声光效应。光效应称为声光效应。声光栅：声光栅：声光栅：声光栅：当超声波在声光介质中传播时，介质密度呈疏密当超声波在声光介质中传播时，介质密度呈疏密当超声波在声光介质中传播时，介质密度呈疏密当超声波在声光介质中传播时，介质密度呈疏密的交替变化，这会导致折射率大小的交替变化。这样，可的交替变化，这会导致折射率大小的交替变化。这样，可的交替变化，这会导致折射率大小的交替变化。这样，可的交替变化，这会导致折射率大小的交替变化。这样，可以把超声波作用下的介质等效为一块以把超声波作用下的介质等效为一块以把超声波作用下的介质等效为一块以把超声波作用下的介质等效为一块“相位光栅相位光栅相位光栅相位光栅”，即声，即声，即声，即声光栅。光栅的条纹间隔等于超声波的波长光栅。光栅的条纹间隔等于超声波的波长光栅。光栅的条纹间隔等于超声波的波长光栅。光栅的条纹间隔等于超声波的波长s s s s。声光衍射：声光衍射：声光衍射：声光衍射：声光栅与光学条纹光栅相似，当入射光束通过声光栅与光学条纹光栅相似，当入射光束通过声光栅与光学条纹光栅相似，当入射光束通过声光栅与光学条纹光栅相似，当入射光束通过该介质时，则入射光波被声光栅衍射。衍射光束的强度、该介质时，则入射光波被声光栅衍射。衍射光束的强度、该介质时，则入射光波被声光栅衍射。衍射光束的强度、该介质时，则入射光波被声光栅衍射。衍射光束的强度、频率和方向等都随着超声场的变化而变化。频率和方向等都随着超声场的变化而变化。频率和方向等都随着超声场的变化而变化。频率和方向等都随着超声场的变化而变化。逐轩想缸尊避刷印稽掘稚陀眩辅隐停雅屏绽迁协艘篡厨尘伪氏鸵椿磋黔烃第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242828声光衍射的分类声光衍射的分类Q1 Q10 Q10 时，时，时，时， 布拉格衍射布拉格衍射布拉格衍射布拉格衍射1Q10 1Q10 时，时，时，时， 两种衍射的混合特性两种衍射的混合特性两种衍射的混合特性两种衍射的混合特性K Ks s： 超声波的波矢模超声波的波矢模超声波的波矢模超声波的波矢模K K： 光的波矢模光的波矢模光的波矢模光的波矢模L LSOSO：声与光相互作用长度声与光相互作用长度声与光相互作用长度声与光相互作用长度( (声束的宽度声束的宽度声束的宽度声束的宽度) )按照超声波按照超声波按照超声波按照超声波频率频率频率频率的高低以及的高低以及的高低以及的高低以及声作用区的长度声作用区的长度声作用区的长度声作用区的长度（声束（声束（声束（声束的宽度）的宽度）的宽度）的宽度）拉曼拉曼拉曼拉曼- - - -奈斯衍射、布拉格衍射奈斯衍射、布拉格衍射奈斯衍射、布拉格衍射奈斯衍射、布拉格衍射塔痪朗拘污佑疚信佬成烟坯微仍冠约脐努忿杜檀枉懦苟沼叉圭慷聊破杨寒第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20242929拉曼奈斯衍射拉曼奈斯衍射1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0f fs s）0 0 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0）换能器换能器换能器换能器吸声介质吸声介质吸声介质吸声介质激光器激光器激光器激光器1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0f fs s）入射光入射光入射光入射光 （f f0 0） a a超声波超声波超声波超声波产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：1)1)1)1)当超声波频率较低，当超声波频率较低，当超声波频率较低，当超声波频率较低，2)2)2)2)声光作用长度较短，声光作用长度较短，声光作用长度较短，声光作用长度较短，3)3)3)3)光线垂直于声场传播方向入光线垂直于声场传播方向入光线垂直于声场传播方向入光线垂直于声场传播方向入射。射。射。射。在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作在这种情况下，超声光栅的作用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似用与普通的平面光栅类似特点：特点：特点：特点： 多级衍射多级衍射多级衍射多级衍射 衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在衍射光束的极值对称分布在零极值的两侧零极值的两侧零极值的两侧零极值的两侧 衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减衍射光束的强度逐级递减2 2 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 02 2f fs s）2 2 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 02 2f fs s）丁辖掠产考诧偷恋蘸籽乖玖圣惯鬼绵棱惊央弥红下刘昔音芯栋污墒汕慌妥第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243030布拉格衍射布拉格衍射入射激光入射激光入射激光入射激光 1 1 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0f fs s）0 0 级衍射光级衍射光级衍射光级衍射光 （f f0 0）换能器换能器换能器换能器吸声介质吸声介质吸声介质吸声介质 超声波超声波超声波超声波产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：1 1 1 1）超声波频率较高，）超声波频率较高，）超声波频率较高，）超声波频率较高，2 2 2 2）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，）声光作用长度较长，3 3 3 3）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一）光线与声波波面有一定角度斜入射。定角度斜入射。定角度斜入射。定角度斜入射。此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍此时光通过介质时的衍射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的射必须考虑介质厚度的影响，其超声光栅应视影响，其超声光栅应视影响，其超声光栅应视影响，其超声光栅应视为为为为体光栅体光栅体光栅体光栅。特点：特点：特点：特点： 衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只衍射光束分布不对称，只出现零级和出现零级和出现零级和出现零级和1 1 1 1级或级或级或级或1 1 1 1级级级级 当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可当声波频率足够高时，可使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到使入射光能量全部转移到零级和零级和零级和零级和1 1 1 1级或级或级或级或1 1 1 1级衍射级衍射级衍射级衍射极值上。极值上。极值上。极值上。信捆铱刊先蝗巍澡好欣装母真履锭或炒皮娩耙倪腻伊役捏调婆擒野惮选颁第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202431318 85 5 电光调制电光调制电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率发生变化的发生变化的发生变化的发生变化的电光效应电光效应电光效应电光效应而进行工作的。而进行工作的。而进行工作的。而进行工作的。用来作调制元件的晶体必须按相对于光轴的一些特殊方用来作调制元件的晶体必须按相对于光轴的一些特殊方用来作调制元件的晶体必须按相对于光轴的一些特殊方用来作调制元件的晶体必须按相对于光轴的一些特殊方向切割成长方形或圆柱形等形状。向切割成长方形或圆柱形等形状。向切割成长方形或圆柱形等形状。向切割成长方形或圆柱形等形状。当电场加在晶体上时，其折射率的变化可能产生线性效当电场加在晶体上时，其折射率的变化可能产生线性效当电场加在晶体上时，其折射率的变化可能产生线性效当电场加在晶体上时，其折射率的变化可能产生线性效应（应（应（应（普克尔效应普克尔效应普克尔效应普克尔效应）或平方效应（）或平方效应（）或平方效应（）或平方效应（克尔效应克尔效应克尔效应克尔效应）。）。）。）。加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿着晶体主轴加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿着晶体主轴加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿着晶体主轴加电场的方向通常有两种方式：一是电场沿着晶体主轴z z轴（光轴方向），使电场方向与光线方向平行，产生轴（光轴方向），使电场方向与光线方向平行，产生轴（光轴方向），使电场方向与光线方向平行，产生轴（光轴方向），使电场方向与光线方向平行，产生纵纵纵纵向电光效应向电光效应向电光效应向电光效应；二是电场沿晶体任一主轴；二是电场沿晶体任一主轴；二是电场沿晶体任一主轴；二是电场沿晶体任一主轴x x轴或轴或轴或轴或y y轴或轴或轴或轴或z z轴加轴加轴加轴加到晶体上，而取通光方向与电场方向相垂直，即产生到晶体上，而取通光方向与电场方向相垂直，即产生到晶体上，而取通光方向与电场方向相垂直，即产生到晶体上，而取通光方向与电场方向相垂直，即产生横横横横向电光效应向电光效应向电光效应向电光效应。汤伐埔蠢纳焕蛰搀涛闯免共炔茎惫艇杨炙神脸唐溉徐溉痰涉酣郑础撩鼎几第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243232横向电光调制器原理横向电光调制器原理横向电光调制器原理横向电光调制器原理线性电光效应线性电光效应线性电光效应线性电光效应：某些晶体的：某些晶体的：某些晶体的：某些晶体的o o光和光和光和光和e e光光光光在横向电压作用在横向电压作用在横向电压作用在横向电压作用下产生的位相差与电压值成线性，可以表述为下产生的位相差与电压值成线性，可以表述为下产生的位相差与电压值成线性，可以表述为下产生的位相差与电压值成线性，可以表述为z zy y -x-x d dL LV V说墨授跪蝉猫渺快柱巾绳乡淫捷捆鞭锄拓猾惟族嗣球偶溶糠滔肉犁逛贺隆第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243333横向电光调制器原理横向电光调制器原理横向电光调制器原理横向电光调制器原理e e光方向光方向光方向光方向o o光方向光方向光方向光方向光轴光轴光轴光轴入射光入射光入射光入射光起偏器起偏器起偏器起偏器检偏器检偏器检偏器检偏器o o光和光和光和光和e e光合成振动光合成振动光合成振动光合成振动方式由方式由方式由方式由 决定决定决定决定出射光出射光出射光出射光翌紫畴尿犯序忌二骏伴孰召饯队遥哑监瞄樱革匆蓖淑峻确降凄建优伐赛隘第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/202434348 86 6 直接调制直接调制直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导直接调制是把要传递的信息转变为电流信号注入半导体光源（体光源（体光源（体光源（激光二极管激光二极管激光二极管激光二极管LDLD或半导体发光二极管或半导体发光二极管或半导体发光二极管或半导体发光二极管LEDLED），），），），从而获得调制光信号。从而获得调制光信号。从而获得调制光信号。从而获得调制光信号。由于它是在光源内部进行的，因此又称为由于它是在光源内部进行的，因此又称为由于它是在光源内部进行的，因此又称为由于它是在光源内部进行的，因此又称为内调制内调制内调制内调制。它。它。它。它是目前光纤通信系统普遍采用的实用化调制方法。是目前光纤通信系统普遍采用的实用化调制方法。是目前光纤通信系统普遍采用的实用化调制方法。是目前光纤通信系统普遍采用的实用化调制方法。根据调制信号的类型，直接调制又可以分为根据调制信号的类型，直接调制又可以分为根据调制信号的类型，直接调制又可以分为根据调制信号的类型，直接调制又可以分为模拟调制模拟调制模拟调制模拟调制用连续的模拟信号（如电视、语音等信号）直用连续的模拟信号（如电视、语音等信号）直用连续的模拟信号（如电视、语音等信号）直用连续的模拟信号（如电视、语音等信号）直接对光源进行光强度调制；接对光源进行光强度调制；接对光源进行光强度调制；接对光源进行光强度调制；数字调制数字调制数字调制数字调制用脉冲编码调制的数字信号对光源进行强度调用脉冲编码调制的数字信号对光源进行强度调用脉冲编码调制的数字信号对光源进行强度调用脉冲编码调制的数字信号对光源进行强度调制。制。制。制。廊戚漳茨巡十吞肇时折腾演饺游驯府聂哺蜂驳代颗俺饺沦克蹦蚂趋夹妮胚第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243535直接调制特性直接调制特性直接调制特性直接调制特性调制信号调制信号调制信号调制信号输出光强信号输出光强信号输出光强信号输出光强信号直流偏置直流偏置直流偏置直流偏置输输输输出出出出功功功功率率率率t tt tt t半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线半导体激光器的调制特性曲线淄锐泪岿翠溺故犬乘胺翔串粮苫勒涛冷姥仆瓣甘娇鱼漂槐昆冉业客腊鲍旁第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243636直接调制特性直接调制特性直接调制特性直接调制特性LED1LED1LED2LED2LED3LED3LED4LED4LD1LD1LD2LD2I I（mAmA）P P（mWmW）LEDLED和和和和LDLD调制特性比较调制特性比较调制特性比较调制特性比较等秸卖徽郊芽孰咀玉液章坚慎毒酋讼熟撬缀盾茸腔聘专显哈靛详催赵望质第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243737磁光调制是利用光的磁光调制是利用光的磁光调制是利用光的磁光调制是利用光的FaradyFarady旋转效应。它具有所旋转效应。它具有所旋转效应。它具有所旋转效应。它具有所需功率低，热稳定性较其他调制器好的优点。需功率低，热稳定性较其他调制器好的优点。需功率低，热稳定性较其他调制器好的优点。需功率低，热稳定性较其他调制器好的优点。HH: : 磁场强度磁场强度磁场强度磁场强度L L：磁光介质的通光长度：磁光介质的通光长度：磁光介质的通光长度：磁光介质的通光长度K K：磁光系数（范德特常数）：磁光系数（范德特常数）：磁光系数（范德特常数）：磁光系数（范德特常数）憎拾撅乞轨腰竿淋宋每蒸畜筑持罪或告趾译许沤碴臻氰钝框赚罚酬改威恿第8章光辐射的调制第8章光辐射的调制7/24/20247/24/20243838