晶体电光效应.ppt

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试验目的
驾驭晶体电光调制的原理和试验方法
学会测量晶体半波电压、电光系数的试验方法
了解一种激光通信方法
试验原理
电光效应:当给晶体或液体加上电场后,该晶
体或液体的折射率发生变更的现象。
一、一次电光效应
通常可将电场引起的折射率的变更用下式表示:
式中a和b为常数,n0为不加电场时晶体的折射
率。由一次项aE0引起折射率变更的效应,称为一次
电光效应,也称为线性电光效应或普克尔(Pokells)
试验原理
效应;由二次项引起折射率变更的效应称为二次电光效应,也称平方电光效应或克(Kerr)效应。一次电光效应存在于不具有对称中心的晶体中,二次电光效应则可能存在于任何物质中,一次效应要比二次效应显著。
晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种。纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应;横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向垂直时产
试验原理
生的电光效应。通常KD*P(磷酸二氘钾)类型的晶体用它的纵向电光效应,LiNbO3(铌酸锂)类型的晶体用横向电光效应,晶体的坐标轴如图所示。
x
y
z
x′
y′
试验原理
本试验探讨铌酸锂晶体的一次电光效应,用铌酸锂晶体的横向调制装置测量铌酸锂晶体的半波电压及电光系数并用两种方法变更调制器的工作点,视察相应的输出特性的变更。
在未加电场前,铌酸锂是单晶体。当线性偏振光沿光轴(Z轴)方向通过晶体时,不会产生双折射。但如在铌酸锂晶体的X轴施加电场,晶体将由单轴晶体变为双轴晶体。这时沿Z轴传播的偏振光应按特定的晶体感应轴x′和y′进行分解,因为光沿着这两个方向偏振的
试验原理
折射率不同(传播速度不同)。类似于双折射中关于o光和e光的偏振态的探讨,因为沿x′和y′的偏振重量存在相位差,出射光一般将成为椭圆偏振光。由晶体光学可以证明,这两个方向的折射率:
{
{
{
{
{
试验原理
在无线电通信中,为了把语言、音乐或图像等信息发出去,总是通过表征电磁波特性的振幅、频率或相位受被传递信号的限制来实现的。这种限制过程称为调制;而接受时,则需把所要的信息从调制信号中还原出来,这个过程称为解调。因为激光只起到“携带”低频信号的作用,所以称为载波,而起限制作用的低频信号是我们所须要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或调制光。
在现代社会中,激光也常被用作传递信号的工具,它的调制与无线电波调制相类似,可以接受连
试验原理
续的调幅、调频、调相以及脉冲调制等形式。
本试验接受强度调制,即输出的激光辐射强度依据调制信号的规律变更。激光调制之所以常接受强度调制形式,主要是因为光接收器(探测器)一般都是干脆地响应其所接受的光强度变更的原因。
激光调制的方法很多,如机械调制、声光调制、磁光调制和电源调制等。而电光调制开关速度快,结构简洁,因此在激光调制技术、混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用。
试验原理
横向电光调制
铌酸锂晶体的横向电光调制过程如图所示。