晶体电光效应指导书.docx

晶体电光效应
【教学目的】
1、 了解晶体电光效应，测量LN晶体的半波电压;
2、 掌握电光调制器的工作原理；
3、 光通讯的模拟研究。
【教学重点】
电光调制器的工作原理。
【教学难点】
线性电光效应，电光调制器的工作原理和y'分量之间就产生位相差仞，即：
\ ' (13)
从检偏器0 (它只允许方向上振动的光通过)出射的光为E.(l)和E‘0)在出轴上 的投影之和
(Ey)o=(A/V2)(e^-l) (14)
于是对应的输出光强为：
Io 3 (知)：(知)。=(项)[(广-Ik。-1)] = 2A2 sin2(p/2 (15)
将输出光强与输入光强比较，再考虑(11)式和(12)式，最后得到：
—=sin2 — = sin2 (^-) (16)
L 2 2匕
7。/匕为透射率，它与外加电压f之间的关系曲线就是光强调制特性曲线，见图3。本 实验就是通过测量透过光强随加在晶体上电压的变化得到半波电压匕。
由图3可知，透过率与f的关系是非线性的，若不选择合适的工作点会使调制光强发生 畸变，但在件K./2附近有一直线部分(即光强与电压成线性关系)，这就是线性调制部分。 为此，我们在调制光路中插入一个入/4波片，其光轴与游成45。角，它可以使x'和广 两个分量间的位相有一个固定的n/2位相延迟，这时若外加电场是一个幅度变化不太大的 周期变化电压，则输出光波的光强变化与调制信号成线性关系，即
.1 ■ . …、
y = sm- [-(- + —)] = - [1 + sin(—)] (17)
J. ； 匕 匕 V _ 匕 V _
I 7T 7V
其中/是外加电压，可以写成V=Vmsincomt,但是如果K太大,就会发生畸变，输出 光强中将包含奇次高次谐波成份。当匕/匕 « 1时
I 1 ttV
q = _[l + iLsin% 日
I. 2 匕
三、光路的调节
首先将起偏器夕与检偏器』调节成相互垂直(即偏振方向相互正交)，此时透过A的光强应为最小（如果夕和/都是理想的话，则应无光通过）。
将装有Z0晶体的支架放在户与/之间，调节ZW支架，使Z0晶体的光轴（z轴）与 激光束平行。方法为：在/之后放一白纸，可看到，由于锥光干涉产生的十字阴影，使激光 束处在黑十字阴影的正中时，就可以认为大体调好了。
S3透i±半与电压的关系曲线
调节辨晶体的感应主轴X，和y'与尸和/的偏振方向成45°夹角。调节方法可参 考如下步骤：首先在晶体上加上直流电压（约50V）,然后使尸和/向同一方向转过同样的 角度，直到通过/的光强为最小时为止，记下此时夕和4度盘上的角度值。这时外加电压的 变化不能改变透过A的光强。这样户和A的方向与x'和广轴平行。然后当需要测量半波 电压时，就使尸和/向同一方向转过45°,这样就调节完了。
将*/4波片加入光路，在P和A的方向与X'和Y'轴平行的状态下，当晶体上不 加电压时，旋转X/4波片,使透过/的光强最小，此时波片的光轴与夕平行或者成90。。 记下此时波片刻度盘上的角度值。
当需要将调制器的工作点放在如图3中的方点处，就将X/4波片旋转45°。
【实验内容】
测嚣晶体的半波电压。
© ③ ②
盈体电光效应仪
nrinri ijijLiFi
光电输■入
光盼率
解调
K
光功率（D1W）
接收信号
监测
静音
喇叭
nrinri
交流也压⑴
nririn
ULIUU
显显示输 关压压显导
开电电蓍
①②③®⑤
示示出
@ •
输•出 调节
' 调制信号
内*=0外© •
> 〔信号源外接信号调节
西安交通大学研制西安超凡公司生产
直流电压⑴
粗调钿调输■出
电•源
电光效应仪面板图
（1） 在光路调好的前提下，将光电探测器接于④一光电输入端, 开关指向光功率。
（2） 将ZN接于②一输出端。
打开电源开关①，则②③④数显表亮。
LNA体l°W美祖
调节直流电压从0伏到约 300V,每步间隔10V,记 录每步光功率乙显示)及 V (直流电压)数据。根 据此组数据画出ZW晶体 乙一V曲线图，由图确定 晶体的半波电压。
观察电光调制器的工作性 质。
将②一输出端直流电压
调为零，再将LN接于 ③一输出端。
将示波器连接于④一监
测端，开关指向调解。
将X /4波片加入光路，
调节交变电压，在示波器上观察被交变电压调制的光强波形，看一看在什么 情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么？
调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图3中的B点和0点处，在不同 工作点上观察输出光强的波形。看看会发生什么现象？
语音信号传递
将③一输出端交流电压调为零，再将乙N接于⑤一