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筱晓小课堂 | 激光调制技术介绍

发布：筱晓（上海）光子技术有限公司

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筱晓小课堂

激光调制技术介绍

激光是一种频率更高的电磁波，它具有很好相干性，所以可以像无线电（收音机、电视等）一样作为传递信息的载波。

由激光“携带”的信息(包括语言、文字、图像、符号等)通过一定的传输通道(大气、光纤等)送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。

这种将信息加载于激光的过程称之为调制，而实现了这个调制过程的器件就叫调制器。被调制的激光称为载波，调制激光的低频信息称为调制波。

按调制发生的位置，可以将激光调制分为内调制和外调制。这个内和外指的是激光谐振腔的内外。

调制如果是在腔内发生的，等于是在激光激发的过程中同时调制了，那就是内调制。

调制如果是在腔外发生的，也就是在激光激发辐射后再用调制器进行调制，那就是外调制了。

问

内调制具体有什么方法可以实现呢？

举个我们Z熟悉的例子，半导体激光器电流调制。以下是我们公司的一款DFB激光二极管的功率-电流曲线图（绿色曲线）。

我们可以看到，注入的电流越大，激光二极管输出的光功率就越高。这是一种电泵浦激光器，电流就代表泵浦的能量。

如果将调制波以电流信号的形式注入DFB二极管，那么输出的光功率值就附带了调制的信息，这就是内调制。

这种调制方法结构简单，效率高，不过调制带宽收到激光谐振腔的限制。

外调制就很好理解了，激光形成之后，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，就会使光波的某参量受到调制。

另外，按照激光的调制目标，可以分为幅度调制、频率调制、相位调制。

幅度调制就是载波的振幅随着调制信号的规律而变化，其幅度调制的表达式为：

表达式中的M表示调制系数。可以用图像更直观地表现幅度调制，如下图所示。

/ M /

调制系数

实现幅度调制的方法，有上文提到过的激光二极管内调制法，配合我们的激光器驱动就可以实现。也可以使用EOM强度调制器，AOM（模拟款）。

频率调制和相位调制分别以调制信号去改变激光振荡的频率和相位，调制完波形如下图所示：

频率调制图

相位调制图

调制实现的方法有很多种，声光晶体、电光晶体、PZT拉伸、电流调制等等，基本可以实现对光波各个参数的控制，加载调制信息。

下方我们附带了对应的调制器链接：