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电光调制EOM1．晶体的折射率椭球

根据光的电磁理论知道，光波是一种电磁波。在各向异性介质中，光波中的电场强度矢量与电位移矢量的方向是不同的。

对于任意一种晶体，我们总可以找到一个直角坐标系（x，y，z）,在此坐标系中有

(i=x，y，z)。这样的坐标系（x，y，z）叫做主轴坐标系。光波在晶体中的传播性质可以用一个折射率椭球来描述，当主轴平行于晶轴时，折射率椭球的表达式写为：(1)其中（i=x，y，z）,是晶体的主折射率。对于单轴晶体（如本实验所用的LN晶体）有nx=ny=no，nz=ne，于是单轴晶体折射率椭球方程为：（2）由此看出，单轴晶体的折射率椭球是一个旋转对称的椭球。在新的感应主坐标系（x′，y′，z′）中一般情况下有<<，于是上述结果表明，在LN晶体的z轴方向上加电场时，原来的单轴晶体（nx=ny=n0，nz=ne）变成了双轴晶体（nx′≠ny′≠nz′），折射率椭球在x′y′平面上的截线由原来的圆变成了椭圆，椭园的短轴x′（或y′）与x轴（或y轴）平行,感应主轴的长短与Ez的大小有关，这就显示了晶体的线性电光效应。

，

3、光相位调制电光相位调制器如图：当入射光沿晶体光轴z方向传播时，电矢量在x′方向振动的光波与y′方向振动的光波传播速度不同（这是因为nx′≠ny′），因此通过长度为的电光晶体后要产生位相差：（5）其中是晶体的通光长度，d是晶体在z方向的厚度，V=Ezd是外加电压，此式表明，由引起的位相差与加在晶体上的电压V成正比，这种以电场方向和光传播方向相互垂直方式工作的电光调制器称为横向调制器。在电光效应中，将两个光波产生位相差为π时晶体上所加的电压称为“半波电压”，记为Vπ，于是所以有（6）联立（5）（6）（7）如果外加电压是正弦的写为在晶体入射表面（z=0）给出入射光场表达式为则输出(8)其中被称为调相指数

引用贝赛尔函数恒等式可将（8）式重写为（9）取一阶近似得到

（10）由上式可用看出，经过电光相位调制后，出现了两个边频。调制后的光聚焦到低温槽中的晶体，由于非均匀展宽效应，在中心频率处产生烧孔。

当光经过长为的LN晶体后，x′和y′分量之间就产生位相差，即

（11）从检偏器A（它只允许OA方向上振动的光通过）出射的光为和在OA轴上的投影之和(12) 于是对应的输出光强为

（

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