e()
0
0.4
0.6
0.8
1.0
0.4
0.6
0.8
1.0
0.4
0.6
0.8
1.0
c m c
1.2
1.4
1.2
1.4
1.2
1.4
c m
§6.1调制的基本概念
(FM,PM)
初始位相随调制信号变化
(2)频率，相位调制
频率随调制信号变化
(t) c c k f a(t)
(t) ct c k a(t) a(t) A cos(t)
§6.2电光调制
1.电光效应
某些晶体受到外加电场作用，其折射率发生改变，当光通过此介质时， 其传输特性发生改变，这种现象称为电光效应。
介质的折射率成为外电场的函数，即
n(E) n(0) ' E ' E2 L L
或
(
1 n2
)
E
E2
L
L
E 代表Pockel效应，是线性电光效应，只存在于非中心对称介质中
“主轴”的意义
椭球（圆）方程没有交叉项，称
为“主轴化”。
K∥主轴→
rr E / /D
x2 nx2
y2 ny2
z2 nz2
1
折射率椭球的一般形式
入射光的偏振态沿主轴分解为主
轴分量，出射光的偏振态按主轴
分量的相位差相干合成。
(
1 n2
)1
x2
(
1 n2
)2
y2
(
1 n2
)3
z2
2
yz(
1 n2
)4
§6.2电光调▪ 主制轴化以后折射率椭
§6.2电光调制
KDP晶体的Pockel效应（四）
感应主轴的方向
相对于原主轴旋转45o。
KDP晶体变为双轴晶体。
感应主轴的长度
n ;
1 2
n03(n12
)
1 2
n03
63Ez
nx
'
no
1 2
no3 63Ez
ny '
no
1 2
no3 63Ez
nz' ne
§6.2电光调制
r E / /X
2.电光相位延迟（一）
x y
' '
要消除交叉项，则有
cos(2 ) 0 45o
于是，新的“主轴化”方程为
[1 no2
63
Ez
]x
'2
[
1 no2
63Ez ]y '2
1
x '2 nx2'
y '2 n2y '
1
公式1.4
由于nx’与ny’是“外加”电场所致，故x’，y’主轴称为
感应主轴(Induced Principal Axes)。
（非气体、液体，玻璃等），
E2 代表Kerr效应，是二次电光效应，存在于所有介质中。
一般说来， ? E
电光效应的张量形式
1
n2
)i
ij E j
ijk E j Ek
(
1 n2
)i
61
ij
63
Ej
31
ijk
66
E j Ek
61
§6.2电光调制
(1)折射率椭球(D,n)
对于任意方向入射的光波波矢K， 通过坐标原点O做以K为法线的平面 Σ， Σ与椭球面相交，交线为一椭圆， 该椭圆的两个主轴的方向就是两个 相互正交的D1和D2，两个主半轴的 长度对应的折射率是n1和n2。
1 2m ,
3态.出出射射光光的是偏由振
r Eout
rr Ex' Ey'
cos 1,sin 0
Ey'
Ay ' Ax '
Ex'
tg Ex'
等同全波片
相干叠加而成， 2 (m 1) ,
即为相同频率、
2 cos 0,sin 1
rr
Er x
'
Ar x'
cos(t
x')
0.5 1.0 1.5 1.5 1.0 0.5
0.5 1.0 1.5
0.11
0.5 0.5
0.44
1.0 1.0
0.77
1.5
2.0
1.5
2.0
m 1
0.44 0.11
c 2m c m
c
c m c 2m
§6.1调制的基本概念
(3).强度调制
Ac2 a(t)
光载波的强度与调制信号成正比，即
ij
E
j
1
0
0
E
Ex Ey
0
Ez
i 1, 2,3, 4,5, j x, y, z
ij
ij
§6.2电光调制
KDP晶体的Pockel效应
KDP晶体为负单轴晶体，四i方j 晶系00 ，00nx=00ny=no，
nz=ne 。
E
Ex Ey
KDP晶体的电光系数Ez 矩阵
(t) (t)dt c [c k f a(t)]dt c
(t) ct c k A cos(t)
c k f a(t)dt c
m k A
a(t) Am cos(mt)
e(t) Ac cos[ct m cos( t) c ]
mf
m
k f Am m
e(t) Ac cos[ct mf sin(mt) c ] 频率调制和相位调制可以写成统一的形式
0
0
§6.2电光调制
(2)Pockel效应
电致折射率变化体现为折射率椭球的形变， 即 式主 表轴 示的可方以向写与成长度发生变(n12 )化i ，ijEj如; 果n2i3 (以n)i公
1
则椭球方程变为
nx2
1
x
2
,
y
2
,
z
2
,
2
zy,
2
zx,
2
xy
ny2 1 nz2
令入射光偏振光波Er矢y' KErx∥' Z轴，光电场方向 轴，
入射时按感应主轴分解为 和 两个分量，由于这 两量Er y'个 之分 间xEr' x'量 产ky'x'L对 生Erx'y应 相2',Er2xn的位' x('Ln折差y/' 0射，nx')与率按L / 不相0 y' 同位2k，差ny'o3L6因合3L2E此成z n/y出 可'L0 / 射 得20n时 到o36两 出3VZ 个 射/ 0分 光 电场矢量 。VZ
调相→相位调制：使载波的相位随调制信号的变化而变化。
强度调制：使载波的光强随调制信号的变化而变化。
§6.1调制的基本概念
e(t) Ac (1 ma cosmt)cos(ct c )
1.5 1.0
(1)振幅调制(AM)
0.5
0.2 0.5
1.0
➢ ma 为调制深度，即调幅系 数。 ma 1
➢ 调制波形为以信号波为上下 对称包络的波形。
0 0
41 0
0
0
52 41
= 0
52
0
0 0 63
x2 nx2
y2 ny2
z2 nz2
2 41Ex yz 2 41Ey xz
2 63Ez xy
1
公式1.2
外加电场为
代入公式1.1中，可以得到
§6.2电光调制
KDP晶体的Pockel效应
（二） x2
nx2
y2 ny2
z2 nz2
按着调制器件和激光器的关系， 调制可以分为内调制和外调制。
内调制：以调制信号去改变激 光器的振荡参数，从而改变激 光器的输出特性。
改变激光器的泵浦强度
改变激光器的腔内损耗
外调制：在激光器外的光路上 放置调制器，用调制信号改变 调制器的物理特性，当激光通 过调制器时，会使光波的某个 参量发生变化。
2 63Ez xy
1
考虑E ∥Z轴，Ex=Ey=0，
则公式1.2变为
x2 nx2
y2 ny2
2 63Ez xy
1
公式1.3
如果考虑k//Z，则上式在 XOY平面为
§6.2电光调制
KDP晶体的Pockel效应（三） 一般采用下面的坐标变换
x cos sin 代入 y公 式1si.n3， 可c以os得到
为什么要用光波作为信息载体？
信息
调制信号
信息
转播速度快
调制
信息容量大
激光
传输
接受
可以用光学系统进行变换,光盘存储
可以在透明介质中传输（光纤、水……）载波
大气、光纤
可以不用介质传输（真空、太空……）
可独立传播，互不干扰。
加载了信号的光波以群速度传播。
§6.1调制的基本概念
2.调制的基本形式
激光技术涉及多学科的理论知识，但从基本原理来看，大多是利用光和 物质相互作用所产生的物理效应（主要有电光效应，声光效应，非线性 光学效应等）和采用不同的运用形式来控制激光某参量（能量，功率， 脉宽，偏振，模式，线宽等）而实现的。
§6.1调制的基本概念
1.光调制的意义
所谓“调制”，是按照人类应用的需求（以信息的形式出现）对光 波进行“调节”与“控制”，从而将信息加载到光波上去。
内调制 激光振荡物质
3.调制的基本方式
单色频平率面，波为的c初表始达位式相为。ecc (t) Ac cos(ct，其c中) 为振幅Ac， 为角