1.5.2 光信號的調制

光信號的調制方法分為直接調制和間接調制，間接調制又稱為外調制。

1.直接調制

直接調制是光纖通信中簡單、經濟而又容易實現的調制方式，此時輸出光功率的變化能夠響應注入電流信號的高速變化，只須通過改變注入電流就可實現光強度調制。

（1）模擬調制。所謂模擬信號的直接調制，就是讓LED或LD的注入電流跟隨反映語音或圖像等模擬莆變化，從而使LED或LD的輸出光功率跟隨模擬佶號變化，如圖1-24所示。

（2）數字調制。數字信號的直接調制原理，根據數字編碼后的“1”,“0”碼直接調制光信號輸出的有、無或光功率的高低。

2.間接調制

隨著傳輸速率的不斷提高，直接調制帶來了輸出光脈沖的相位抖動即啁啾效應，使得光纖的色散增加，限制了容量的提高，采用外調制器可以減小啁啾，外調制方式也稱間接調制。

間接調制不直接調制光源，而是在光源的輸出通路上外加光調制器對光波進行調制，控制光信號的有無，如圖1-26所示，此光調制器實際起到一個開關的作用。

K面介紹幾種常用的外調制器。

（1）電折射調制器。電折射調制器的工作原理是利用晶體材料的電光效應。電光效應是指外加電壓引起的晶體的非線性效應，當晶體的折射率與外加電場幅度成正比時，稱為線性電光效應，即普克爾效應；當晶體的折射率與外加電場的幅度平方成正比變化時，稱為克爾效應，電光調制主要采用普克爾效應最基本的電折射調制器是電光相位調制器，它是構成其他類型的調制器如電光幅度、電光強度、電光頻率、電光偏振等的基礎。電光相位調制器的基本原理框圖如圖1-27所示。

當一個的光波入射到電光調制器00），經過長度為L的外電場作用區后輸出光場（Z=L）即已調光波為Jshi（奴+辦+A<2>），相位變化因子A0受外電壓的控制從而實現相位調制。

兩個電光相位調制器組合便可構成一個電光強度調制器，因為兩個調相光波在輸出相互疊加時發生了干涉，當兩個光波的相位是同相時光強最大，當兩個光波的相位反相時光強最小，從而實現了外加電壓控制光強的開和關。

（2）M-Z型調制器。M-Z型調制器是由一個Y型分路器、兩個相位調制器和Y型合路器組成，其結構如圖1-28所示。相位調制器就是上述的電折射調制器。輸入光信號被Y型分路器分成完全相同的兩部分，兩者之一受到相位調制，然后兩部分再由Y型合路器耦合起來。

按照信號之間的相位差，兩路信號在Y型合路器的輸出產生相消和相長干涉，在輸出就得到了“通”和“斷”的信號。

（3）聲光布拉格調制器。聲波（主要指超聲波）在介質中傳播時會引起介質的折射率發生疏密變化。因此受超聲波作用的晶體相當于形成了一個布拉格光柵，光柵的條紋間隔等于聲波的波長，當光波通過此晶體時，將被晶體中的光柵衍射，衍射出光的強度、頻率、相位、方向等隨聲波場而變化，這種效應稱為聲光效應。

聲光布拉格調制器由聲光介質、電聲換能器、吸聲（反射）裝置等組成。電壓調制信號經過電聲換能器轉化為超聲波，然后加到電光晶體上。電聲換能器是利用某些晶體（如石英、LiNbOa）等的壓電效應，在外加電場的作用下產生機械振動形成超聲波。超聲波使聲光介質的折射率沿傳播方向隨時交替變化，當一束平行光束通過它時，由于聲光效應產生的光柵使出射光束是一個周期性變化的光波。

（4）電吸收MQW調制器。電吸收MQW調制器不僅具有低的驅動電壓和低的啁啾特性，而且還可以與DFB激光器單片集成。

多量子阱MQW調制實際上是類似于半導體激光器的結構，對光具有吸收作用。如圖1-29所示，通常情況下電吸收MQW調制器對發送波長是透明的，一旦加上反向偏壓，吸收波長在向長波長移動的過程中產生光吸收，利用這種效應，在調制區加上零伏到負壓之間的調制信號，就能對DFB激光器產生的光輸出進行強度調制。

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