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晶体的电光效应
电科091 孙秋梅 09461105
实验目的:
(1)掌握晶体电光调制的原理和实验方法。
(2)学会测量晶体半波电压、电光常数的实验方法。
(3)了解一种激光通信的方法。
实验原理:
一、一次电光效应和晶体的折射率椭球
由电场所引起的晶体折射率的变化,称为电光效应。
通常可将电场引起的折射率的变化用下式表示:
n=n0+aE0+bE02+‥‥‥
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引起折射率变化的效应,称为一次电光效应,也称线性电光效应或普克尔效应;
由二次项bE02引起折射率变化的效应,称为二次电光效应,也称平方电光效应或克尔效应。
一次电光效应只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。
光在各向异性晶体中创博时,因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同,光的折射率也不同。
通常用折射率球来描述折射率与光的传播方向、振动方向的关系。
在主轴坐标中,折射率椭球及其方程为:

式中n1,n2,n3为椭球三个主轴
方向上的折射率,
称为主折射率。
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,椭球方程变为:
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生的电光效应。
二、电光调制原理
要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光辐射上去的问题,我们把信息加载于激光辐射的过程称为激光调制,把完成这一过程的装置称为激光调制器。
由已调制的激光辐射还原出所加载信息的过程称为解调。
因为激光实际上只起到了“携带”低频信号的作用,所以称为载波,而起控制作用的低频信号是我们所需要的,称为调制信号,被调制的载波称为已调波或者调制光。
按调制的性质而言,激光调制与无线电波调制相类似,可以采用连续的调幅、调频、调相以及脉冲调制等形式,但激光调制多采用强度调制。
强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号,使输出的激光辐射的强度按照调制信号的规律变化。
激光调制之所以常采用强度调制形式,主要是因为光接收器一半都是直接地响应其所接受的光强度变化的缘故。