实验45 电光调制器性能的测试 南开大学基础物理实验中心

1、实验4-5 电光调制器性能的测试南开大学基础物理实验教学中心 近代物理实验室实验概述外场对晶体宏观性质的影响，主要反映在晶体的折射率的变化上，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向、位相、强度、偏振态等，从而使输出光成为可利用的讯号光。 晶体的折射率因外加场而发生变化的现象为电光效应。折射率与外电场成比例改变的称为线性电光效应或普克尔效应，与外加场的二次方成比例改变的，称为二次电光效应或克尔效应。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。线性电光效应公式： 实验原理双折射 o光和e光都是偏振光，振动方向互相垂直。o光的折射率不随

2、方向而变，e光的折射率则随方向而变。 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 输出光的干涉 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，另一个偏光镜称检偏镜或分析镜，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的变化。 右图为检偏镜和起偏镜偏振方向互相垂直情况下的干涉。 实验操作本实验采用横向电光调制起偏镜和检偏镜偏振方向互相垂直的情况下，输出光强与电压的关

3、系如下式：右图为相应的工作曲线实验所使用的主要仪器装置有：He-Ne激光器，直流电压，交流电压，双踪示波器，光检测器，起偏镜，检偏镜，1/4波片等。晶体为铌酸锂单晶，n o=2.286 ，n e=2.200 ，3m点群，负单轴晶。He-Ne激光的波长 =632810-8cm ()，电光调制晶体的L=23mm ，D=2.5mm 。 调整光路：将激光方向调至水平，放入减光镜、起偏镜、光栏、晶体、检偏镜、探测器。调节检偏镜和起偏镜偏振方向互相平行，并旋转减光镜使得输入光强I0处于探测器的最大量程，记下光强。调节检偏镜和起偏镜偏振方向互相垂直，记下检偏镜的偏振方向。放入晶体，并调节晶体的方位使其光轴与

4、激光方向平行，此时光强应该接近于零，记下此最小光强。然后调节检偏镜与起偏镜平行，测最大光强，算出消光比，若消光比在80以上，认为晶体光轴与激光平行。给晶体加直流电压，改变电压大小，同时记录光强，将数据点描成工作曲线。测出半波电压，代入公式计算电光系数。给晶体同时加上交流电和直流电，通过直流电压改变输出光的波形。光信号与电压的关系最后在不加直流电压的情况下加入1/4波片，可观察到 光信号与无波片但是加V/2时的光信号相同。思考题:1怎样保证激光束是沿着晶体的光轴传播的？2如果P2/P1，导出被调制光强的公式。3为什么在具有对称中心的晶体中，线性电光效应不存在？4激光束的方向为什么必须沿着晶体的光轴入射？如果激光束与光轴不平行，对实验结果有何影响？为什么？参考文献李荫远，杨顺华，非线性光学，第一、三章蒋民华，晶体物理，第五、六章肖定全，王民，晶体物理，第一、四、六章相关内容许煜寰，铁