实验4-5_电光调制器特性的测试1

1、实验4-5电光调制器特性的测试实验背景 外场外场对晶体宏观性质的影响，主要反映在晶体的折射率折射率的变化上，这种变化虽小，但足以改变光在晶体中传播的许多特性，因而可以达到利用外场来控制光的传播方传播方向、位相、强度、偏振态向、位相、强度、偏振态等，从而使输出光成为可利用的讯号光。 实验原理电光效应 晶体的折射率晶体的折射率因外加场外加场而发生变化的现象为电光效应。 式中a和b为常数， 为E0=0时的折射率。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电光效应（pokells）；由二次项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（kerr

2、）。外电场可以是直流场或交变场，频率可高达超高频或微波的范围。0200nnaEbE实验原理电光效应实验原理-折射率椭球 折射率椭球（习惯称光率体）是描述晶体光学性质常用的示性面，在各向异性介质的主轴坐标系中，光率体用下式描述： 式中n1 、n2 、n3为该光率体在主轴方向上的折射率，称为主折射率 123n23X22n22X21n21X1222022enznyx实验原理光的干涉 在晶体的光学性质研究和应用电光效应时，经常要使用两个偏光镜，一个偏光镜用于产生线偏振光，称为起偏镜起偏镜，另一个偏光镜称检偏镜检偏镜或分析镜，它可使具有一定光程差的两个相干的线偏振光在同一个平面内振动，引起干涉而产生强度

3、的变化。 当检偏镜和起偏镜偏振方向互相垂直时，有下图实验原理线性电光系数E2n1122211221315122320222021XXEXXEnXnXnXe实验原理线性电光系数 可以看出，沿X1方向加电场后，折射率椭球绕X2轴与X3轴都有旋转。光率体在X1X2平面内转了45度，在X1和X2方向上主折射率为： 这种折射率椭球的变化（变形）必然造成光沿某一方向传播时双折射性能的变化，而这种变化与外加电场直接相关，这就是电光效应应用于实现光调制的基础。122300212230012121EnnnEnnn1112222022220yEnxExnx1211222222022220 xyEyEnxExnxx

4、实验原理电光调制器 电光调制器：如下图为横向电光调制器的实验原理实验图：实验原理电光调制器当入射光沿着c方向射入晶体时，加上外电场E1通过检偏镜P2的两光波是同频率、等振幅、振动在同一方向的两个相干光。被调制光强I与输入光强I0之间用下式表示： 为半波电压如下图为在电光调制晶体上加直流电压与被调制光强的关系曲线VVVVIIOcos1212sin2sin22VldnV22302实验原理电光调制器 （1）VDC=0，VAC=V0sinwt，输出光强只有调制信号的偶次谐波。（2）0VDCV/2，VAC=V0sinwt，此时产生严重失真；实验原理电光调制器 （3）VDC=V/2(相位差为90度)，VA

5、C=V0sinwt，此时的被强制光强公式为tVVtVVIIsin121sinsin121000实验装置 主要仪器装置有：电光调制器、He-Ne激光器、直流&交流电源、双踪示波器、光探测器、检流计、起偏镜、检偏镜、减光镜、/4波片等。 本实验所用电光调制晶体为LiNbO3，为3m点群，负单轴晶体，o光折射率为2.286， e光折射率为2.200，He-Ne激光器波长为=632.8nm，电光调制晶体的L=23mm，D=2.5mm。实验内容1、调整光路： 用检验光栏验证激光束与光具座的中心是否平行，调节光探测器的位置，使激光束进入光探测器，然后加上遮光筒，降低室内散射光对测量的影响。2、使

6、，测 ： 调整检偏镜的相对位置，使检偏镜方向平行于起偏镜方向，测出输出光强。3、使 ，调光轴使其平行于激光束，测 ： 调检偏镜的相对位置，使检偏镜方向垂直于起偏镜方向，调节光轴使其平行于激光束，测得输出光强即为最小光强。未加外场时，测得静态消光比。4、加 ，测 ： 在 状态下，加直流偏压 ，直流偏压为零时，测得最小输出光强，直流偏压为半波电压时，测得最大输出光强，计算动态消光比。21P /P0I21PPminIDCVV21PPDCV5、绘制 关系曲线： 直流偏压为零起，不断改变其数值，记录I的数据，绘制关系曲线即工作曲线。绘图时，注意误差的应用，使曲线平滑。6、在电光调制器上再加 ，观察调制光强的变化加上交流电压后，利用双踪示波器观察调制