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光纤声电光调制技术的研究

作　者: 蒋安恩
导　师: 俞宽新
学　校: 北京工业大学
专　业: 光学
关键词: 光纤 声电光效应 声光效应 电光效应 调制器
分类号: TN761
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
下　载: 285次
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内容摘要


本论文研究了一种新型的光纤声电光调制技术。根据晶体中光场所遵循的麦克斯韦方程组,以及声场与光场间的参量互作用基本方程出发,建立声光互作用耦合波方程的普遍形式。光纤声电光调制器在本征工作频率处的声致动量失配为零,动量失配完全是由电致动量失配决定。在声光互作用耦合波方程中,用电致动量失配代替声致动量失配,得到光纤声电光反常布拉格衍射的耦合波方程和衍射效率计算公式。在选择电光效应 的学位论文">声电光效应的工作模式时,以声光优值尽可能大,半波电压尽可能小为原则,以便提高调制器的衍射效率。确定了在铌酸锂晶体的xoz平面内,光沿着z 轴方向附近传播,超声波沿着x 轴方向附近传播,沿着y 轴加直流电场的最佳工作模式。然后以超声波离轴角为自变量,采用相切条件和匹配条件计算晶体的反常声光互作用几何关系。为了设计器件方便,通过数值分析方法,给出以调制器的本征工作频率为自变量的各种反常声光互作用的几何关系参数。然后利用传输线的玛森等效电路理论计算并确定了压电换能器的最佳镀膜结构,以及换能器的长度、宽度和厚度,和声电光晶体的长度、宽度和厚度。最后进行了光纤声电光调制器的设计制作和实验测试。测量了调制器吸收电功率的频率特性,衍射光强的频率特性,衍射效率随输入电功率变化的调制曲线,衍射效率随电光直流电压变化的调制曲线,以及调制器的主要性能指标参数,包括本征工作频率,频带宽度,最大衍射效率,和工作频率随电光直流电压的变化率。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章 绪论  8-14
  1.1 研究工作意义  8
  1.2 国内外研究动态  8-9
  1.3 调制器的结构和工作原理  9-10
  1.4 具体研究工作  10-14
    1.4.1 声电光互作用耦合波方程和衍射效率计算公式  10-11
    1.4.2 最佳晶体和最佳工作模式  11
    1.4.3 反常声光互作用几何关系  11-12
    1.4.4 压电换能器的最佳镀膜结构  12
    1.4.5 光纤声电光调制器的设计  12
    1.4.6 光纤声电光调制器的性能测试  12-14
第2章 光纤声电光互作用耦合波方程  14-22
  2.1 声光互作用的分类  14-15
    2.1.1 正常声光衍射和反常声光衍射  14-15
    2.1.2 喇曼-奈斯衍射和布拉格衍射  15
  2.2 声光器件的带宽  15-16
  2.3 声光互作用耦合波方程的普遍形式  16-18
  2.4 光纤声电光互作用耦合波方程  18-20
  2.5 本章小结  20-22
第3章 最佳声电光工作模式  22-34
  3.1 电光效应模式  22-26
    3.1.1 电场沿 z 轴模式  23-24
    3.1.2 电场沿 y 轴模式  24-25
    3.1.3 电场沿 x 轴模式  25-26
  3.2 声光效应模式  26-31
    3.2.1 声沿 x 轴、电沿 y 轴、光沿 z 轴模式  26-29
    3.2.2 声沿 y 轴、电沿 x 轴、光沿 z 轴模式  29-31
  3.3 结果分析  31
  3.4 本章小结  31-34
第4章 铌酸锂反常声光互作用几何关系  34-58
  4.1 入射光偏振态对带宽的影响  34-35
  4.2 反常声光互作用几何关系  35-38
    4.2.1 衍射角  36-37
    4.2.2 衍射光折射率  37
    4.2.3 入射角  37-38
    4.2.4 超声波极值频率  38
    4.2.5 声光优值  38
  4.3 几何关系参数的计算  38-57
    4.3.1 xoz 面内的几何关系参数  38-49
    4.3.2 yoz 面内的几何关系参数  49-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章 压电换能器的最佳镀膜结构  58-66
  5.1 镀层结构和参数  58-60
  5.2 镀层传递矩阵  60
  5.3 换能器外部参量  60-61
  5.4 换能器损耗  61-62
    5.4.1 损耗定义  61
    5.4.2 损耗计算  61-62
  5.5 镀层的材料和厚度  62-65
  5.6 本章小结  65-66
第6章 光纤声电光调制器的设计  66-72
  6.1 调制器的主要指标  66-67
  6.2 压电换能器尺寸  67-69
    6.2.1 换能器长度  67-68
    6.2.2 换能器厚度  68-69
    6.2.3 换能器宽度  69
  6.3 声电光晶体尺寸  69-71
  6.4 本章小结  71-72
第7章 光纤声电光调制器的性能测试  72-88
  7.1 吸收电功率的频率特性  72-74
  7.2 衍射光强的频率特性  74-81
  7.3 调制曲线  81-86
    7.3.1 衍射效率随输入电功率变化的调制曲线  81-84
    7.3.2 衍射效率随直流电压变化的调制曲线  84-86
  7.4 主要性能指标  86-87
  7.5 本章小结  87-88
结论  88-90
参考文献  90-94
附录  94-98
致谢  98

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 调制技术与调制器、解调技术与解调器 > 调制技术与调制器
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