Ac J0 (m) cos ct c Ac Jn (m) cos c nm t c n1
=c k f Am cos mt
调频波的总相角： t t dt c =ct m f sinmt c
mf
k f Am
m
max m
：调频系数
k f ：比例系数
因此有 Ecm t Ac cos ct m f sinmt c
光波调制的基本概念
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调相波的电场： Ecm t Ac cos ct cm t
Ecm t
Ac cos ct c
ma 2
Ac
cos c
m t c
ma 2
Ac cos c
m t c
• 调幅波的频谱由三个频率成分组成，其中等号右边第 一项为载频分量，第二、三项是因调制而产生的新分 量，称为边频分量。
调幅波的频谱分析
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a(t) Am cosmt
e(t) Ac (1 ma cosmt) cos(ct c )
光波调制的基本概念
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• 考虑三角函数和差化积公式
cos cos cos sin sin
• 角度调制波的表达式可以写为
Ecm t Ac cos ct c cos m sin mt sin ct c sin m sin mt
• 考虑贝塞尔函数展开式
cos m sin mt J0 m 2 J2n(m)cos(2nmt) n1
sin m sin mt 2 J2n1(m)sin(2n 1)mt n1
光波调制的基本概念
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• 角度调制波的表达式可以写为
Ecm t Ac J0 m cos ct c
2 J2n m cos 2nmt cos ct c n1
2
n1
J
2
n1mΒιβλιοθήκη sin2n1
m
t
sin
• 在单频正弦波调制时，角度调制波的频谱由载频分量 以及对称分布的无穷多对边频分量组成，各边频分量 的大小由调制系数（也称为调制深度）的贝塞尔函数 值决定，当 m = 1 时，只有载频分量和第一边频分量 起主要作用。
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2.频谱分析
调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此可以写成统一的 形式
e(t) Ac cos(ct msinmt c ) Ac cos(ct c ) cos(msinmt) Ac sin(ct c )sin(msinmt)
• 进行幅度调制后，激光载波的振幅不再为常数，而是 与调制信号有关。调幅波的表达式为
Ecm t Ac 1 ma cosmt cosct c
ma
Am Ac
：调幅系数
通常情况下，ma 1
光波调制的基本概念
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• 考虑三角函数积化和差公式
cos
cos
1 2
cos
cos
• 调幅波的表达式可以写为
其中：cos msin mt J0 (m) 2 J2n (m) cos 2nmt n1 sin msin mt 2 J2n1(m)sin 2n 1mt n1 e(t) Ac J0 m cos ct c J1 m cos c m t c
J1 m cos c m t c J2 m cos c 2m t c J2 m cos c 2m t c L
c
t
c
• 考虑积化和差公式
sin
sin
1 2
cos
cos
cos
cos
1 2
cos
cos
光波调制的基本概念
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• 角度调制波的表达式可以写为
Ecm t AcJ0 m cos ct c
Ac Jn(m)cos c nm t c n1
1n Ac Jn(m)cos c nm t c n1
假设调制信号为余弦波：
cm t c t c ka t =c k Am cosmt
m k Am ：调相系数
因此有 Ecm t Ac cos ct m cosmt c
• 由于调频和调相实质上最终都是调制总相角，因此可 以写成统一的形式
Ecm t Ac cos ct m sinmt c
Ac[cos(ct c ) ma cosmt cos(ct c )]
Ac
cos(ct
c )
ma 2
Ac
cos[(c
m )t c ]
ma 2
Ac
cos[(c
m )t
c ]
调幅波含三个不同的频率 ：
第一项为调制前的激光振荡波 第二项激光频率和调制频率之和 第三项激光频率和调制频率之差
光波调制的基本概念
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➢ 频率调制和相位调制----调频和调相：载波的频率和 相位随着调制信号的变化规律而改变；两者均表现为 总相角随时间的变化，因此统称为角度调制。
调频波的电场： Ecm t Ac cos t t c
假设调制信号为余弦波： t c t c k f a t
➢ 脉冲编码光调制：先将模拟信号经过模数转换（采样、 量化、编码）成一列二进制的数字信号后再对光载波 进行调制。
光波调制的基本概念
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➢ 实现光波调制的两种方式：
• 利用调制信号直接控制激光器的振荡参数，使输出激 光束的特性随信号而变，称为内调制；
• 利用调制信号作用于激光器外部独立的调制器，产生 某种物理效应（如电光、磁光、声光、热光、非线性 等效应），使通过调制器的激光束某一个参量随信号 而变，称为外调制。
➢ 本章将首先介绍光波调制的基本概念，然后详细讨论 电光（强度、相位）调制器的工作原理，最后介绍电 光调制器在光通信和光信息处理系统中的应用。
光波调制的基本概念
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➢ 振幅调制：载波的振幅随着调制信号的规律而改变， 简称调幅。
激光载波的电场： Ec t Ac cosct c
假设调制信号为余弦波： at Am cosmt
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第九章 电光调制器
教 师：汪平河 办公地点：光电楼416室 E-mail:
光波调制的基本概念
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➢ 光调制器和光开关是光通信和光信息处理系统中的重 要元件。
➢ 光调制：将信息（通常为电信号形式）加载到光载波 上，使光载波的某一个参数（振幅、频率、相位、偏 振等）随着所加载的信息而改变。
➢ 模拟光调制：利用模拟电信号（在时间上、幅度上） 连续地改变某一载波参数以实现光载波调制，包括幅 度（强度）调制、频率调制、相位调制和偏振调制。