研究性实验报告晶体的电光效应.doc

基本物理实验研究性报告
晶体电光效应
院系
仪器科学与光电工程学院
作者
张海霞 10171124
胡笛 10171147
目录
摘要 - 3 -
核心字 - 3 -
实验规定 - 4 -
实验原理 - 4 -
- 4 -
2 电光调制原理 - 5 -
(1) 横向调制实验 - 6 -
(2) 直流偏压对输出特性影响 - 8 -
实验仪器 - 10 -
实验环节 - 10 -
1 调节光路 - 10 -
2 电光调制器T—V工作曲线测量 - 11 -
3 动态法观测调制器性能 - 11 -
数据记录与解决 - 12 -
原始数据表格 - 12 -
T—V工作曲线数据表 - 12 -
T—V工作曲线 - 13 -
数据解决 - 14 -
误差分析及改进办法 - 14 -
实验思考题 - 15 -
实验总结 - 16 -
摘要
激光是一种光频电磁波，具备良好相干性，与无线电波相似，可用来作为传递信息载波。激光具备很高频率（约1013~1015Hz），可供运用频带很宽，故传递信息容量很大。可见光具备极短波长和极快传递速度，加上光波独立传播特性，可以借助光学系统把一种面上二维信息以很高辨别率瞬间传递到另一种面上，为二位并行光信息解决提供条件。因此激光是传递信息一种很抱负光源。
某些晶体在外电场作用下折射率会发生变化，这种现象称为电光效应。
电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短响应时间（可以跟上1010Hz电场变化），可以在高速照相中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。在激光浮现后来，电光效应研究和应用得到迅速发展，电光器件被广泛应用在激光通讯，激光测距，激光显示和光学数据解决等方面。
本文对晶体电光效应实验原理、环节、仪器进行了简要简介，并对实验数据进行解决以及误差估算。通过度析实验室条件下误差产生因素并进行精准计算，对比探究了极值法测半波电压和调制法测半波电压，并做出比较分析。此外，针对实验中误差产生因素提出了自己建议和改进办法。
核心字
电光效应，激光，双折射，半波电压，电光系数
实验规定
掌握晶体电光调制原理和实验办法；
理解电光效应引起晶体光学性质变化，观测会聚偏振光干涉现象；
学习测量晶体半波电压和电光常数实验办法。
实验原理

某些晶体（固体或液体）在外加电场中，随着电场强度变化，晶体折射率会发生变化，这种现象称为电光效应。普通将电场引起折射率变化用下式表达：
（1）
式中a和b为常数，n0为E0=0时折射率。由一次项aE0引起折射率变化效应，称为一次电光效应。也称线性电光效应或普克尔电光效应；由二次项引起折射率变化效应，称为二次电光效应，也称平方电光效应或克尔效应（Kerr）。由（1）式可知，一次电光效应只存在于不具备对称中心晶体中，二次电光效应则也许存在于任何物质中，一次效应要比二次效应明显。光在各向异性晶体中传播时，因光传播方向不同或者是电矢量振动方向不同，光折射率也不同。
本实验重要研究铌酸锂晶体一次电光效应，用铌酸锂晶体横向调制装置测量晶体半波电压及电光系数，并用两种办法变化调制器工作点，观测相应输出特性。
电光效应在工程技术和科学研究上有许多重要应用，它又很短响应时间（可以跟上1010Hz电场变化），可以在高速照相中做快门或在光速测量中做光束斩波器等。在激光浮现后，电光效应研究和应用得到迅速发展，电光器件被广泛应用在激光通信，激光测距，激光显示和光学数据解决等方面。
电光效应依照施加电场方向与通光方向相对关系，可分为纵向电光效应和横向电光效应。运用纵向电光效应调制，叫做纵向电光调制；运用横向电光效应调制，叫做横向电光调制。晶体一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种。把加在晶体上电场方向与光在晶体中传播方向平行时产生电光效应，称为纵向电光效应，普通以KD*P*类型晶体为代表。加在晶体上电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生电光效应，称为横向电光效应 ，以晶体LiNbo3为代表。本实验观测横向电光效应惯用铌酸锂类型晶体。晶体坐标轴如图
本实验重要研究铌酸锂晶体一次电光效应，用铌酸锂横向调制装置测量警惕半波电压及电光系数，并用两种办法变化调制器工作点，观测相应输出特性。
在未加电场之前，铌酸锂晶体是单轴晶体。当线偏振光沿光轴（Z轴）方向通过晶体时，不会产生双折射。但如在铌酸锂晶体X轴施加电场，晶体将由单轴晶体变为双轴晶体。这时沿Z轴传播偏振光应按特定晶体感应轴X'和Y'进行分解，由于光沿这两个方向偏振折射率不同（传播速率不同）。类