可靠性得到提高，也为光电信息处理技术得到广泛发展。
使高频率光波载有各种信息的装置称为调制器。 从已调制信号中分离并提取出有用信息，即恢复原始信息的 过程称为解调。
• 2. 光电信息调制的分类 光学调制按时空状态和载波性质可分为以下几种类型。
（1）按时空状态分类 ① 时间调制：载波随时间和信息变化。 ② 空间调制：载波随空间位置变化后再按信息规律调制。 ③ 时空混合调制：载波随时间、空间和信息同时变化。
式中，V（t）调制函数，根据调制参量的不同可以分为：
振幅调制（AM）：调制参量为φm[V(t) ] ；
频率调制（FM）：调制参量为 v(t )；
相位调制（PM）：调制参量为载波的初始相位。
① 振幅调制
光载波信号的幅度瞬时值随调制信息成比例变化，而频率、
相位保持不变的调制方法称幅度调制或调幅。此时，m[V (t)]
调制载波的频谱是选择检测通道带宽的依据。
b kL L （7.4-21）
xk S
图7-44所示为L＝1m处， 不同宽度b形成的衍射图样。 可见b的微小变化将引起条 纹位置和间隔明显变化。
可用目测或光电方法测量出条纹间距，求得b值或变化量。 测量微小间隔、位移或振动等。测量精度可达0.01～0.5mm。
• 2 夫琅和费细丝衍射
如图7-45所示，激光器发出的激光束照射细丝（被测物）时，
m[V (t)] [1 mV(t)]m
(t) 0 [1 mV(t)]m sin t
（7.5-3）
式中，V（t）是调制函数，规定；m是调制度或调制深度，表
示V（t变 化
载波幅度
1
以最简单的正弦调制函数为例讨论幅度调制的一般规律， 分析调幅波的形成过程和它的频谱分布。
图7-48所示调幅波及其频谱情况。
图7-48（a）为按单一谐波规律变化的信息，V(t)=sin(Ωt+Φ) ，式 中，Ω=2πf 为谐波角频率；F、φ为相应的频率和初相位。 图7-48（b）所示为正弦载波。当被传送信息V(t)=sin(Ωt+Φ) 初
始相位φ=0时，被调制的载波信号为
t 0 1 msinΩt m sint
(t) 0 m sin t
式中，φ 为光通量直流分量，一般不载荷任何信息；φ 和ω
0
m
为载波交变分量的振幅和频率。
光载波不能是负值，载波的交变分量总是叠加在直流分量之
上，被测信息可对交流分量的振幅、频率或者初相位等进行调
制，使之随信息变化。一般情况，调制后的载波形式为
(t ) 0 m[V(t )](sin{[V(t )]t [V(t )（]}7.5-1）
bsin
b
b sin sin
2k (2k
2 1)
2
（7.4-21）
式中， ±号表示亮暗条纹条纹分列两侧；k为级数。
b变小，衍射条纹将向两边扩展，条纹间距增大。激光衍
射图样明亮清晰，衍射级次很高。 屏幕离狭缝距离L远大于狭缝宽度b，去掉透镜仍可在屏幕上
得到夫琅和费衍射图样。由于 角很小。可得
在屏幕上形成夫琅和费衍射图样。通过测量两暗点或亮点间隔S，
便可得到细丝直径d
d f
S d 随条纹位置和间距
之变化。
若屏幕处安装线阵CCD传感 器件，便可直接读出亮、暗条纹 的间距，即测出细丝直径。
测量范围约为0.01～0.1mm，分辨力为0.05mm，测量精度 一般为0.1mm，也可高达0.05mm。
基准棱与被测物组成的狭缝，在p处产生衍射图样。
被测物作简谐振动时，振动方程为
xk=XMsinωt，则狭缝宽度变为b=XMsinωt，
xk
b
kL X M sin t
xk为定值， xk' 的变化使光电器件所接收的光强随之变化。 若满足XM b/ 2 条件，便可以直接测出物体振动的幅度。
7.5 时变光电信息的调制
• 7.5.1 调制的基本原理与类型
1. 载波与调制 人为地使载有信息的低频光变换成高频信号波的过程称为调
制。载有信息的高频波被称为载波信号。 通常利用单色且有确定初位相的相干光作为光载波。可以通
过振幅、频率、相位、偏振和传播方向等参数载荷信息。 通过载波会使传输信息的能力大为增强，使信息的安全性、
对于频谱分布在F0△F（Ω=2πF0）范围内的任意函数
V(t) ，所对应的调幅波频谱是由以载波频率f0为中心的一系列边 频组成，分别为f0F1；f0F2；…；f0ΔF。
频谱图如图7-48(e)所示。若调制信号具有连续的带宽Fmax， 则调幅波的频带是f0Fmax，带宽为Bm=2 Fmax，其中Fmax是调制 信号的最高频率（图中虚线）。
3 . 应用举例 利用激光衍射传感器可测量微小间隔（如薄膜材料表面涂层
厚度），微小直径（如漆包线，棒料直径变化量），薄带宽度
（如钟表游丝），狭缝宽度，微孔孔径，微小位移以及能转换成
位移的物理量如重量、温度、振动、加速度、压力等。
例：激光衍射振幅测量仪
如图7-47所示为激光衍射测量振动幅度的原理。激光入射到
（7.5-4）
相应的波形图如图7-48(c)所示。
将式(7.5-4)用三角公式展开，得到调幅波的频谱
t
0
m
sin t
1 2
m m
cos
Ωt
cos
Ωt
相应的频谱如图7-48(d)所示。
可见，正弦调制函数调幅信号除零频率分量外还包含有三个谐
波分量，即以f0为中心频率的基频和基波振幅之半、频率分别为 （f0+F0）、（f0-F0）的两个分量。
• 7.4.2 衍射方法的光电信息变换 ▪ 1、夫琅和费单缝衍射
如图7-43所示，单色平行激光垂直入射到宽度为b的狭缝AB
上，经透镜后，在焦平面处衍射图样。图中AC垂直BC，若衍射
角为 的平行光束经透镜聚焦在P点，光线从狭缝A、B两边到
达P点的光程差为
BC bsin
P点的亮暗由BC值决定， 用式（7.4-21）表示
（2）按载波波形和调制方式分类 ① 直流载波：不随时间而只随信息变化的调制； ② 交变载波：载波随时间周期变化的调制。交变载波又分为
连续载波与脉冲载波方式。 连续载波调制方式包括调幅波、调频波、调相波。 脉冲载波调制方式包括脉冲调宽、调幅、调频等内容。
• 3. 典型的调制方法
(1) 连续波调制
连续波调制的光载波通常具有谐波的形式，用下列函数描述