實(shí)驗(yàn)4-5_電光調(diào)制器特性的測(cè)試1

1、實(shí)驗(yàn)4-5電光調(diào)制器特性的測(cè)試實(shí)驗(yàn)背景 外場(chǎng)外場(chǎng)對(duì)晶體宏觀性質(zhì)的影響，主要反映在晶體的折射率折射率的變化上，這種變化雖小，但足以改變光在晶體中傳播的許多特性，因而可以達(dá)到利用外場(chǎng)來(lái)控制光的傳播方傳播方向、位相、強(qiáng)度、偏振態(tài)向、位相、強(qiáng)度、偏振態(tài)等，從而使輸出光成為可利用的訊號(hào)光。 實(shí)驗(yàn)原理電光效應(yīng) 晶體的折射率晶體的折射率因外加場(chǎng)外加場(chǎng)而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應(yīng)。 式中a和b為常數(shù)， 為E0=0時(shí)的折射率。由一次項(xiàng)aE0引起折射率變化的效應(yīng)，稱為一次電光效應(yīng)，也稱線性電光效應(yīng)或普克爾電光效應(yīng)（pokells）；由二次項(xiàng)引起折射率變化的效應(yīng)，稱為二次電光效應(yīng)，也稱平方電光效應(yīng)或克爾效應(yīng)（kerr

2、）。外電場(chǎng)可以是直流場(chǎng)或交變場(chǎng)，頻率可高達(dá)超高頻或微波的范圍。0200nnaEbE實(shí)驗(yàn)原理電光效應(yīng)實(shí)驗(yàn)原理-折射率橢球 折射率橢球（習(xí)慣稱光率體）是描述晶體光學(xué)性質(zhì)常用的示性面，在各向異性介質(zhì)的主軸坐標(biāo)系中，光率體用下式描述： 式中n1 、n2 、n3為該光率體在主軸方向上的折射率，稱為主折射率 123n23X22n22X21n21X1222022enznyx實(shí)驗(yàn)原理光的干涉 在晶體的光學(xué)性質(zhì)研究和應(yīng)用電光效應(yīng)時(shí)，經(jīng)常要使用兩個(gè)偏光鏡，一個(gè)偏光鏡用于產(chǎn)生線偏振光，稱為起偏鏡起偏鏡，另一個(gè)偏光鏡稱檢偏鏡檢偏鏡或分析鏡，它可使具有一定光程差的兩個(gè)相干的線偏振光在同一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)，引起干涉而產(chǎn)生強(qiáng)度

3、的變化。 當(dāng)檢偏鏡和起偏鏡偏振方向互相垂直時(shí)，有下圖實(shí)驗(yàn)原理線性電光系數(shù)E2n1122211221315122320222021XXEXXEnXnXnXe實(shí)驗(yàn)原理線性電光系數(shù) 可以看出，沿X1方向加電場(chǎng)后，折射率橢球繞X2軸與X3軸都有旋轉(zhuǎn)。光率體在X1X2平面內(nèi)轉(zhuǎn)了45度，在X1和X2方向上主折射率為： 這種折射率橢球的變化（變形）必然造成光沿某一方向傳播時(shí)雙折射性能的變化，而這種變化與外加電場(chǎng)直接相關(guān)，這就是電光效應(yīng)應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)光調(diào)制的基礎(chǔ)。122300212230012121EnnnEnnn1112222022220yEnxExnx1211222222022220 xyEyEnxExnxx

4、實(shí)驗(yàn)原理電光調(diào)制器 電光調(diào)制器：如下圖為橫向電光調(diào)制器的實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)圖：實(shí)驗(yàn)原理電光調(diào)制器當(dāng)入射光沿著c方向射入晶體時(shí)，加上外電場(chǎng)E1通過(guò)檢偏鏡P2的兩光波是同頻率、等振幅、振動(dòng)在同一方向的兩個(gè)相干光。被調(diào)制光強(qiáng)I與輸入光強(qiáng)I0之間用下式表示： 為半波電壓如下圖為在電光調(diào)制晶體上加直流電壓與被調(diào)制光強(qiáng)的關(guān)系曲線VVVVIIOcos1212sin2sin22VldnV22302實(shí)驗(yàn)原理電光調(diào)制器 （1）VDC=0，VAC=V0sinwt，輸出光強(qiáng)只有調(diào)制信號(hào)的偶次諧波。（2）0VDCV/2，VAC=V0sinwt，此時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重失真；實(shí)驗(yàn)原理電光調(diào)制器 （3）VDC=V/2(相位差為90度)，VA

5、C=V0sinwt，此時(shí)的被強(qiáng)制光強(qiáng)公式為tVVtVVIIsin121sinsin121000實(shí)驗(yàn)裝置 主要儀器裝置有：電光調(diào)制器、He-Ne激光器、直流&交流電源、雙蹤示波器、光探測(cè)器、檢流計(jì)、起偏鏡、檢偏鏡、減光鏡、/4波片等。 本實(shí)驗(yàn)所用電光調(diào)制晶體為L(zhǎng)iNbO3，為3m點(diǎn)群，負(fù)單軸晶體，o光折射率為2.286， e光折射率為2.200，He-Ne激光器波長(zhǎng)為=632.8nm，電光調(diào)制晶體的L=23mm，D=2.5mm。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、調(diào)整光路： 用檢驗(yàn)光欄驗(yàn)證激光束與光具座的中心是否平行，調(diào)節(jié)光探測(cè)器的位置，使激光束進(jìn)入光探測(cè)器，然后加上遮光筒，降低室內(nèi)散射光對(duì)測(cè)量的影響。2、使

6、，測(cè) ： 調(diào)整檢偏鏡的相對(duì)位置，使檢偏鏡方向平行于起偏鏡方向，測(cè)出輸出光強(qiáng)。3、使 ，調(diào)光軸使其平行于激光束，測(cè) ： 調(diào)檢偏鏡的相對(duì)位置，使檢偏鏡方向垂直于起偏鏡方向，調(diào)節(jié)光軸使其平行于激光束，測(cè)得輸出光強(qiáng)即為最小光強(qiáng)。未加外場(chǎng)時(shí)，測(cè)得靜態(tài)消光比。4、加 ，測(cè) ： 在 狀態(tài)下，加直流偏壓 ，直流偏壓為零時(shí)，測(cè)得最小輸出光強(qiáng)，直流偏壓為半波電壓時(shí)，測(cè)得最大輸出光強(qiáng)，計(jì)算動(dòng)態(tài)消光比。21P /P0I21PPminIDCVV21PPDCV5、繪制 關(guān)系曲線： 直流偏壓為零起，不斷改變其數(shù)值，記錄I的數(shù)據(jù)，繪制關(guān)系曲線即工作曲線。繪圖時(shí)，注意誤差的應(yīng)用，使曲線平滑。6、在電光調(diào)制器上再加 ，觀察調(diào)制光強(qiáng)的變化加上交流電壓后，利用雙蹤示波器觀察調(diào)制