磁光调制和直接调制培训资料.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,磁光调制和直接调制,3.4.1,法拉第旋转效应,一束线偏振光在有外加磁场作用下的介质中传播时，其偏振方向会发生旋转。旋转角度,的大小与沿光束方向的磁场强度,H,和光在介质中传播的长度,L,之积成正比,VBL,V,称为韦尔代,(Verdet),常数,表示在单位磁场强度下线偏振光通过单位长度的磁光介质后偏振方向旋转的角度,关于,旋光现象,的解释,旋光现象可解释为,外加磁场使介质分子的磁矩定向排列，当一束线偏振光通过它时，分解为频率相同、初相位相同的两个圆偏振光，其中一个圆偏振光的电矢量是顺时针方向旋转，称为右旋圆偏振光，而另一个圆偏振光是逆时针方向旋转的，称为左旋圆偏振光。这两个圆偏振光无相互作用地以两种略有不同的速度,+,c/n,R,和,-,c/n,L,传播，它们通过厚度为,L,的介质之后产生的相位延迟分别为,:,两圆偏振光间存在一相位差,当它们通过介质之后，又合成为一线偏振光，其偏振方向相对于入射光旋转了一个角度。,图中,Z,A,表示入射介质的线偏振光的振动方向，将振幅,A,分解为左旋和右旋两矢量,A,L,和,A,R,，假设介质的长度,L,使右旋矢量,A,R,刚转回到原来的位置，此时左旋光矢量,(,由于,v,L,v,R,),转到,A,L,，于是合成的线偏振光,A,相对于入射光的偏振方向转了一个角度,，此值等于,角的一半，即,=/2,（,n,R,n,L,）,L/,A,L,A,R,A,L,z,A,A,右旋光效应,特点,两种旋光效应的区别,晶体的,自然旋光现象,：当光束往返通过自然旋光物质时，因旋转角相等、方向相反而相互抵消。,磁致旋光效应,：其,旋转方向仅与磁场方向有关,，而与光线传播方向的正逆无关。,通过磁光介质时，只要磁场方向不变，旋转角都朝一个方向增加，此现象表明磁致旋光效应是一个不可逆的光学过程，因而可利用来制成,光学隔离器,或,单通光闸,等器件,3.4.2,磁光调制器,把要传递的信息转换成光载波的强度,(,振幅,),等参量随时间的变化,过程（与电光调制、声光调制有所不同）,磁光调制是电信号先转换成与之对应的交变磁场，由磁光效应改变在介质中传输的光波的偏振态，从而达到改变光强度等参量的目的,工作物质钇铁石榴石,(YIG,或掺,Ga,的,YIG,棒,),放在沿轴方向,z,的光路上，它的两端放置有起、检偏器，高频螺旋形线圈环绕在,YIG,棒上，受驱动电源的控制，用以提供平行于,z,轴的信号磁场。,为了获得线性调制，通常在垂直于光传播的方向上加一恒定磁场,H,dc,，其强度足以使晶体,饱和磁化,。,当工作时，高频信号电流通过线圈就会感生出平行于光传播方向的磁场，入射光通过,YIG,晶体时，由于法拉第旋转效应，其偏振面发生旋转，旋转角与磁场强度,H,成正比。,只要用调制信号控制磁场强度的变化，就会使光的偏振面发生相应的变化。,这里因加有恒定磁场,H,dc,，且与通光方向垂直，故旋转角与,H,dc,成反比，于是,式中，,s,单位长度饱和法拉弟旋转角,H,0,sin,H,t,调制磁场,3.5,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体光源,(,激光二极管,LD,或半导体二极管,LED),，从而获得已调制信号的过程,由于它是在光源内部进行的，因此又称为内调制,是目前光纤通信系统普通使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,（连续的）模拟调制,数字（脉冲编码）调制,半导体激光器有一个阈值电流,I,t,，发射激光的强弱直接与驱动电流的大小有关。若把调制信号加到激光器,(,电源,),上，即可以直接改变,(,调制,),激光器输出光信号的强度,3.6,空间光调制器,前面所介绍的各种调制器是对一束光的“整体”进行作用，而且对与光传播方向相垂直的,xy,平面上的每一点其效果是相同的。,空间光调制器可以形成随,xy,坐标变化的振幅,(,或强度,),透过率,A,(,x,y,),A,0,T,(,x,y,),或者是形成随坐标变化的相位分布,A,(,x,y,),A,0,Texp,i,(,x,y,),或者是形成随坐标变化的不同的散射状态。,y,x,空间光调制器（,SLM,，,Spatial Light Modulator,）是一种对光波的空间分布进行调制的器件,含有许多独立单元，在空间排列成一维或二维阵列,每个单元都可以独立地接受光信号或电信号的控制，并按此信号改变自身的光学性质,(,透过率、反射率、折射率等,),，从而对通过它的光波进行调制,控制这些单元光学性质的信号称为“,写入信号,”，写入信号可以是光信号也可以是电信号,入射到器件并被调制的光波称为“,读出光,”；,经过空间光调制器后的输出光波称为“,输出光,”。,可实现实时的,二维并行处理,。,液晶空间光调制器,有些物质不是直接由固态变为液态，而是经过一个过渡相态，这时，它一方面具有液体的流动性质，同时又有晶体的特性,(,如光学、力学、热学的各向异性,),，这种过渡相态称之为“液晶”。,液晶是一种有机化合物，一般由棒状柱形对称的分子构成，具有很强的电偶极矩和容易极化的化学团。对这种物质施加外场,(,电、热、磁等,),，液晶分子的排列方向和液晶分子的流动位置就会发生变化，即改变液晶的物理状态。如对液晶施加电场，它的光学性质就发生变化，这就是液晶的电光效应。,下学期的“液晶显示器”,版权声明,本课件根据作者多年教学经验制作。课件中,Flash,动画和图片由课件作者从网络上搜集，原作者不详，所有版权归原作者所有，请勿另作它用，否则责任自负，本课件作者不承担连带责任。,由发布者设计和编写的内容采用,知识共享 署名,-,相同方式共享,3.0,未本地化版本 许可协议,进行许可。课件内容会经常更新，详见作者网站上的,光电子学,课件发布页面,。,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,