實驗4-5_電光調(diào)制器特性的測試1

1、實驗4-5電光調(diào)制器特性的測試實驗背景 外場外場對晶體宏觀性質的影響，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，因而可以達到利用外場來控制光的傳播方傳播方向、位相、強度、偏振態(tài)向、位相、強度、偏振態(tài)等，從而使輸出光成為可利用的訊號光。 實驗原理電光效應 晶體的折射率晶體的折射率因外加場外加場而發(fā)生變化的現(xiàn)象為電光效應。 式中a和b為常數(shù)， 為E0=0時的折射率。由一次項aE0引起折射率變化的效應，稱為一次電光效應，也稱線性電光效應或普克爾電光效應（pokells）；由二次項引起折射率變化的效應，稱為二次電光效應，也稱平方電光效應或克爾效應（kerr

2、）。外電場可以是直流場或交變場，頻率可高達超高頻或微波的范圍。0200nnaEbE實驗原理電光效應實驗原理-折射率橢球 折射率橢球（習慣稱光率體）是描述晶體光學性質常用的示性面，在各向異性介質的主軸坐標系中，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實驗原理光的干涉 在晶體的光學性質研究和應用電光效應時，經(jīng)常要使用兩個偏光鏡，一個偏光鏡用于產(chǎn)生線偏振光，稱為起偏鏡起偏鏡，另一個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相干的線偏振光在同一個平面內(nèi)振動，引起干涉而產(chǎn)生強度

3、的變化。 當檢偏鏡和起偏鏡偏振方向互相垂直時，有下圖實驗原理線性電光系數(shù)E2n1122211221315122320222021XXEXXEnXnXnXe實驗原理線性電光系數(shù) 可以看出，沿X1方向加電場后，折射率橢球繞X2軸與X3軸都有旋轉。光率體在X1X2平面內(nèi)轉了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雙折射性能的變化，而這種變化與外加電場直接相關，這就是電光效應應用于實現(xiàn)光調(diào)制的基礎。122300212230012121EnnnEnnn1112222022220yEnxExnx1211222222022220 xyEyEnxExnxx

4、實驗原理電光調(diào)制器 電光調(diào)制器：如下圖為橫向電光調(diào)制器的實驗原理實驗圖：實驗原理電光調(diào)制器當入射光沿著c方向射入晶體時，加上外電場E1通過檢偏鏡P2的兩光波是同頻率、等振幅、振動在同一方向的兩個相干光。被調(diào)制光強I與輸入光強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)制光強的關系曲線VVVVIIOcos1212sin2sin22VldnV22302實驗原理電光調(diào)制器 （1）VDC=0，VAC=V0sinwt，輸出光強只有調(diào)制信號的偶次諧波。（2）0VDCV/2，VAC=V0sinwt，此時產(chǎn)生嚴重失真；實驗原理電光調(diào)制器 （3）VDC=V/2(相位差為90度)，VA

5、C=V0sinwt，此時的被強制光強公式為tVVtVVIIsin121sinsin121000實驗裝置 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、光探測器、檢流計、起偏鏡、檢偏鏡、減光鏡、/4波片等。 本實驗所用電光調(diào)制晶體為LiNbO3，為3m點群，負單軸晶體，o光折射率為2.286， e光折射率為2.200，He-Ne激光器波長為=632.8nm，電光調(diào)制晶體的L=23mm，D=2.5mm。實驗內(nèi)容1、調(diào)整光路： 用檢驗光欄驗證激光束與光具座的中心是否平行，調(diào)節(jié)光探測器的位置，使激光束進入光探測器，然后加上遮光筒，降低室內(nèi)散射光對測量的影響。2、使

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