5-2晶体的电光效应与电光调制实验报告 晶体电光调制实验.doc

5-2晶体的电光效应与电光调制实验报告晶体电光调制实验晶体的电光效应与光电调制1近代物理实验报告指导教师:实验时间:2010年03月24日,第四周,周三,第实验者:班级同组者:班级实验地点:实验条件:室内温度材料0705材料0705学号200767025学号200767007姓名姓名5-8节童凌炜车宏龙得分:综合楼501℃,相对湿度%,室内气压实验题目:晶体的电光效应与光电调制实验目的:::某些晶体在外加电场的作用下,其折射率将随着外加电场的变化而变化,这种现象称为光电效应。晶体外加电场后,如果折射率变化与外加电场的一次方成正比,则称为一次电光效应,如果折射率变化与外加电场的二次方成正比,则称为二次电光效应。,晶体在某一方向上的折射率为n0,外加电场后折射率为n,实验表明n=n0+aE0+bE02+…晶体的电光效应与光电调制2其中:a,b为常数;n0为E0=0使的折射率。由一次项引起的折射率变化的效应称为一次电光效应,也叫线性电光效应;由二次项引起的折射率变化的效应称为二次电光效应,也叫平方电光效应。x2y2z2未加电场时晶体的折射率椭球方程为2+2+2=1n1n2n3晶体的三个主晶轴为x,y,z坐标轴,椭球的主轴与晶体主轴重合。式中n1,n2,n3分别为晶体三个主轴方向上的主折射率。如图5-2-1所示。当晶体加上电场后,折射率椭球的形状,大小,方位都发生变化,椭球方程变成x2y2z22yz2xz2xy+2+2+2+2+2=12n11n22n33n23n13n12此时,椭球主轴不在与x,y,z轴重合。由于晶体的各向异性,电场在x,y,z各个方向上的分量对椭球方程的各个系数的影响是不同的,用以下形式表示11-2=r11Ex+r12Ey+r13Ez2n11n111-2=r21Ex+r22Ey+r23Ez2n22n211-2=r31Ex+r32Ey+r33Ez2n33n31=r41Ex+r42Ey+r43Ez2n231=r51Ex+r52Ey+r53Ez2n131=r61Ex+r62Ey+r63Ez2n12晶体的一次电光效应的普遍表达式,其中,叫做电光系数,γij共有18个,Ex,Ey,Ez是电场在x,y,z方向上的分量。本实验用的铌酸锂晶体外加电场后,晶体的一次电光系数矩阵为é0ê0êê0rij=êê0êr51êê-r22ë带入基本式,得到铌酸锂晶体加电场后的椭球方程-r22r220r6100r13ùr13úúr33úú0ú0úú0úû晶体的电光效应与光电调制3æ1öæ1öæ1öç2-r22Ey+r13Ez÷x2+ç2+r22Ey+r13Ez÷y2+ç2+r33EZ÷z2+2r51Eyyz+2r51Exxz+2r22Exxy=1çn÷çn÷çn÷è0øè0øèeø变化后得13n0r22E213ny‘=n0-n0r22E2nx‘=n0+即外加电压后,铌酸锂晶体变为双轴晶体,其折射率椭球z轴的方向和长度基本保持不变,而x,y界面由半径为n0的圆变为椭圆。)横向光电调制如图5-2-3入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x轴的线偏振光,他在晶体感应轴x’,y’上的投影的振幅和相位均相等,分别设为ex’=A0coswtey‘=A0coswt用复振幅表示,将位于晶体表面(z=0)的光波表示为Ex‘(0)=AEy‘(0)=A所以入射光的强度为IiµE·E=Ex‘(0)+Ey‘(0)=2A222当光通过长为l的电光晶体后,x’,y’两分量之间产生相位差Ex‘(l)=AEy‘(l)=Ae-id-id通过检偏器出射的光,是这两个分量在y轴上的投影之和(Ey)0=Ey‘(l)e其对应的输出光强It可写为ItµEycos45°=A2(eid-1)[()·(E)*]=2A0y02sin2d2晶体的电光效应与光电调制4由以上可知光强透过率为T=Itd=sin2Ii2-ny‘)l=2p相位差的表达式d=2pl(nx’