《光电子技术LectureNew25详解ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光电子技术LectureNew25详解ppt课件.ppt（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光电子技术 25 腔长仍要满足相干迭加条件 二 参量晶体设计 与参量放大中的设计过程类似 三 参量振荡器结构 参量振荡器结构如图127所示 注意在参量振荡器中通常不需要设置信号光 而是利用晶体的自发辐射作为信号光 原则上 晶体能自发辐射任何波长的微弱光 当振荡器的增益足够时 就能放大满足相位匹配条件的微弱初始自发辐射 输出受激放大的激光 1 单振荡参量振荡器 指谐振腔只对信号或闲置光之一提供增益放大 振荡 注意在振荡器种信号和闲置光没必要区分 1 光电子技术 25 2 双振荡参量振荡器 指信号和闲置光同时满足振荡条件 实现振荡放大 四 光参量振荡器的阈值条件 设谐振腔输出耦合端镜的反射率分别为
2、Ri Rs 并假设耦合输出损耗远大于腔内的其它损耗 则双参量振荡器的损耗为 当增益刚好补偿损耗时 对应的泵浦功率即为阈值泵浦功率 所以阈值泵浦功率密度由下式决定 2 光电子技术 25 因 所以 五 参量振荡器的频率调谐 相位匹配条件 当采用一类匹配 旋转晶体 改变泵浦光的入射角 则np变化 受上式的相位匹配条件约束 s和 I做相应变化 实现了参量振荡波长的调谐 3 光电子技术 25 6 7频率上转换 频率上转换指把低频红外光转换到可见光 这是因为红外波段传输损耗小 所以采用红外波短传输 然而 红外探测噪声大 所以 通过光学上转换到可见光波段探测 光学倍频是光学上转换的特例 即 简并 上转换 光
3、学频率上转换又称 和频 它的理论基础仍是三波耦合波方程 只要将倍频中的相关内容中两个相同的频率波分别换为 1和 2的不同频率波 则描述相应的上转换现象 所以不在详细重复描述 4 光电子技术 25 第七章信息存储技术 信息存储技术指保存信息在介质上的技术 通过信息存储 可以保留 编辑和处理信息 信息存储的分类 按记录介质分 可分为磁存储和光存储 按信息的表示方式 可分为模拟存储和数字存储 按信息的写入方式分 可分为磁记录 光记录和磁光记录 7 1模拟磁记录 5 光电子技术 25 模拟磁记录主要使用在早期的模拟计算机 磁带录音 录象机中 它使用磁记录介质的不同磁化程度来表示信息的大小 一 模拟磁记
4、录系统结构 模拟磁记录系统通常由三部分组成 磁头 记录介质和介质传输系统 1 磁头 是电磁转换元件 依据电磁感应原理 将电流信号转换为磁场 其结构如图128所示 磁芯材料通常为高磁导率 高饱和磁通的软磁材料 线圈中通电流电流I 在磁芯中产生的磁感应强度B为 式中为软磁材料的相对磁导率 N为安匝数 即线圈匝数的线密度 6 光电子技术 25 2 磁记录介质 通常为带状 在塑料基片上涂敷硬磁材料粉末 磁环的开口称为气隙 在气隙处有磁场漏出 正是利用此漏出磁场磁化记录介质 实现信息写入 软磁材料 指矫顽力Hc 1A m的磁性材料 它通常用于磁头和电磁铁的制作 硬磁材料 指矫顽力Hc 104A m 通常
5、用于记录材料 矫顽力Hc 指材料的磁滞回线中M 0时所对应的磁场强度H 3 介质传输系统 俗称卷带系统 它使磁带匀速运动 将随时间变化的电流信号转化为随空间位置变化的磁化强度变化 模拟磁记录系统的结构如图129所示 7 光电子技术 25 二 模拟磁记录原理 利用硬磁材料在磁场中能够被磁化 并且磁化强度正比于外磁场的强度 而外磁场去除后 介质磁化能够保留的特点实现磁记录 保留的剩磁感应强度Br正比于磁化强度 这种特性称为磁介质的记忆特性 记忆特性曲线通常如图130所示 理想的记忆特性曲线应该为直线 1 无偏磁记录 无偏磁记录指直接使用信号电流驱动磁头产生磁场磁化记录信息 如图130所示 由于记忆
6、特性曲线在低磁场和高磁场区的非线性性 使信号失真 灵敏度也较低 如图131所示 2 直流偏磁记录 8 光电子技术 25 直流偏磁记录指在记录电流信号上叠加直流偏置电流 将工作点移至线性区 具体有两种记录方式 单极记录法和双极记录法 1 单极记录法 设置直流偏置电流 使零点在初始磁化曲线的线性工作区的中心 如图132所示 磁头上施加电流为 I0 i t 前者为直流偏置电流 这种偏磁记录的缺点是动态范围小 只使用了记忆特性曲线的单侧 2 双极记录法 使用强磁场使介质正向饱和磁化 在介质中留下最大剩磁 然后 利用磁滞回线的反向过零点的线性段进行磁记录 如图133所示 磁头上施加电流为 Ic i t
7、前者为直流偏置电流 它产生的磁场刚好克服矫顽力 这中方法的特点是动态范围大 信噪比高 灵敏度也比第一种方法 9 光电子技术 25 高 因为磁滞回线的斜率大于初始磁化曲线的斜率 3 交流偏磁记录 交流偏置磁记录是将电流信号与超音频电流信号叠加 一起施加在磁头上 超音频电流信号的幅度是信号电流幅度的3 5倍 频率为音频信号频率上限的5 10倍 由于超音频率强偏置信号的迅速变化 使磁介质中任何点通过磁头气隙时 都会经历多个周期的交替磁化 相当于交流擦除 结果使记录介质无磁滞效应 改善了记录介质磁化特性曲线的性能 包括线性性和灵敏度 如图134所示 至于这种改善的机理 目前尚不完全清楚 图135所示为
8、介质磁化的实验测量结果 交流偏磁记录技术目前已在音频模拟记录中得到广泛应用 极大 10 光电子技术 25 地提高了信噪比 灵敏度和信号保真度 三 信号的擦除 磁记录是一种可擦除 重写的记录方式 擦除方式有多种 取决于磁记录的方式 1 直流擦除 抹音 法 这种擦除法就是利用强磁场将记录介质磁化到饱和状态 此擦除法适合于第二种直流偏磁记录法 擦除时的饱和磁化方向与记录时的直流偏磁方向相反 2 交流擦除法 此擦除法利用高频 40 200KHz 幅度逐渐衰减的磁场磁化介质 达 11 光电子技术 25 到抹去记录信息的目的 擦除磁头的设计比较特殊 它产生的磁场强度中心最强 向两端逐渐衰减到零 如图136
9、所示 当记录介质上一点由磁隙端部进入磁隙中心时 在高频磁场作用下 磁化逐渐增强 到中心磁化最强 再从中心到另一端时 磁化又逐渐减弱 直至剩磁为零 如图137所示 四 信号读出 信号的读出利用电磁感应原理 读磁头的结构与记录磁头的结构类似 事实上现在的模拟系统中写头和读头二合一 为同一个头 当读头接触到匀速运动的记录带时 记录带上的剩磁感应强度变化会在磁隙中引起磁通变化 由电磁感应定理 磁通变化会在线圈中引起感生电压变化 如图138所示 12 光电子技术 25 由于读出信号正比与记录带上的剩磁感应强度的变化率 而不是剩磁感应强度 所以 读出信号与记录信号间存在90度相位差 五 磁头 磁头分类 按
10、磁记录的模式分 磁头可分为垂直磁记录和纵向磁记录头 按磁头和介质的相配合位置分 可分为单侧型磁头和双侧型磁头两类 环形磁头的性能要求 1 磁性能 1 软磁材料具有高的磁导率 十分小的剩磁和矫顽力 高的饱和磁 13 光电子技术 25 感应强度 2 自身能量损耗要小 因此 材料应具有低的磁滞损耗 涡流损耗和剩余损耗 3 具有高的居里点 磁导率随温度变化平缓 以免铁心损耗和摩擦升热而改变磁头工作性能 4 磁致伸缩效应小 5 磁头应具有良好的电磁屏蔽 2 电性能 1 磁头中线圈匝数应为最佳值 减小电感和寄生电容 提高磁头 14 的响应频率 它的频率上限为 2 磁头阻抗应和电子放大器的阻抗匹配 3 磁头应具有良好的电绝缘性 3 机械性能 1 材料应具有良好的加工性能 2 好的耐磨性能 3 好的机械稳定性能 光电子技术 25 15 复习要点 1 参量振荡器的结构 频率调节 2 信息存储技术的分类 3 模拟磁存储系统的结构 4 磁存储原理 无偏磁 直流偏磁和交流偏磁存储技术 5 信号的擦除 读出原理 16 作业25 1 模拟磁记录原理 2 无偏磁记录 直流偏磁双极记录 交流偏磁记录原理 特点 17
