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光外差探测原理

时间：2020-11-14 来源：世旅网

光外差探测原理

光外差探测的的原理如下图： Es(t)

探测器 El(t) 图中ES(t)为信号光波，EL(t)为本振光波，这两束光波在探测器表面形成相干光场。设入射到探测器上的入射光场为：

Es(t)Ascos(wsts)

本振光场为：

El(t)Alcos(wltl)

式中As,Al分别是信号光场与本振光场的振幅，ws,wl分别是信号光场和本振光场的角频率，s,l分别是信号光场和本振光场的初相位。两束光在探测器表面上的叠加后的总光场为：

E(t)Ascos(wsts)Alcos(wltl）由探测器输出的电流为： i(t)E2(t)[Ascos(wsts)Alcos(wltl）]2[As2cos2(wsts)Al2cos2(wltl）2AsAlcos(wsts)cos(wltl）]{As2cos2(wsts)Al2cos2(wltl）AsAlcos[(wswl)tls]AsAlcos[(wlws)tls]}式中的上横线表示在一个周期内求平均值，e为比例因子。上式第一项和第二项h是定值1/2。第三项（和频项）频率太高，探测器不会响应，第四项（差频项）比光频要低得多。如果设计探测器只通过差频项，则探测器输出电流为：

iif(t)AsAlcos[(wlws)ls]

由此可知，光外差探测中输出的电流不仅与信号光波和本振光波的振幅成正比，而且输出电流的的频率和相位和合成光波的频率和相位相等。因此，光外差探测不仅可以检测振幅调制的光信号，还可以检测频率调制和相位调制的光信号。

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