电光调制与声光调制原理和应用领域

激光调制的种类与原理详解

激光调制，实质是将信息加载至激光辐射的过程。这一过程涉及光信号特征参量的动态变化，以实现信号的传输与检测。激光调制主要有强度调制、相位调制、偏振调制、频率与波长调制等。

光强度调制，通过改变光信号的强度，实现信息的加载与传输。光信号转换成以较快频率变化的信号，便于后续放大与测量。

光相位调制，通过调整光波的相位来测量物理量。光波相位的改变与介质参数相关，如传播长度、折射率分布等，进而实现对物理量的测量。

光偏振调制，利用偏振光振动面的旋转进行调制。根据马吕斯定律，输出光强与输入光强及偏振器间角度相关，从而实现信息加载。

频率与波长调制，通过改变光信号的频率或波长来测量外界物理量。这一原理应用于测量光的频率与波长变化。

电光调制，是利用电场作用下的电光效应实现调制。电光效应导致介质折射率变化，影响光信号传输特性，进而进行信息加载。

电光调制器是电光调制的核心设备，通常为铌酸锂材料制成的光波导强度调制器，用于将信息加载至激光。

电光调制器按性质分类包括调幅、调频、调相与强度调制等。电光调制器通常采用强度调制形式，因其与接收器响应特性一致。

典型电光强度调制器示意图展示了电光晶体（如KDP晶体）在偏振器间的应用。晶体旋转45°，与偏振器主平面形成特定角度，实现强度调制。透过率变化与外加电压相关，通过计算得到与外加电压变化的透过率曲线。

插入1/4波片可实现输出信号的线性响应，通过改变正弦调制电压，输出光强在50%透射点附近产生正弦变化。

声光调制基于声光效应，利用声波场对介质折射率的调制实现信息加载。声光效应原理是光波在介质中的传播受声波影响，产生衍射现象，衍射光强、频率与方向随声波变化。

声光介质中声波传播分为行波与驻波两种，行波形成可移动的声光栅，驻波则形成固定声光栅。超声波频率与介质厚度决定衍射现象的类型，分为拉曼-奈斯衍射与布拉格衍射。

拉曼-奈斯衍射在低超声波频率与小介质厚度下发生，光通过声光介质时产生明显的衍射现象。各级衍射光强对称分布在零级条纹两侧，强度依次递减。布拉格衍射在高超声波频率与长作用区内发生，衍射光强分布不对称，仅零级与±1级衍射光强显著。

电光调制器种类繁多，依据不同标准分为多种类型。声光技术在信号处理、光计算、军事应用、激光技术与光通信等领域广泛应用，展现其在并行处理、信号分析与激光控制等方面的优势。

电光调制在光通信中实现信息加载与传输，电光调制器将调制信号加载至激光，实现高效率、高速度的通信。电光Q开关用于激光调Q，产生高功率、窄脉冲激光，应用于科学研究与技术应用。激光测距技术利用电光调制器与激光脉冲，实现目标距离的精确测量，广泛应用于地形测量、战场测距等。