晶体的电光效应实验

第1页，共10页，2023年，2月20日，星期五实验目的研究LN晶体（LiNbO3，铌酸锂）的一次电光效应特性，了解电场对晶体的作用机理。掌握电光调制的工作原理及光路调整方法。了解LN晶体横向电光效应在光通信中的应用，并通过实验对光通信中的调制、传输、解调过程有一个感性认识。第2页，共10页，2023年，2月20日，星期五电光效应对晶体外加电场产生的人为双折射的现象。不少有机和无机晶体都能产生电光效应。电光效应分为：一次电光效应（普克尔斯效应）二次电光效应（克尔效应）---+++第3页，共10页，2023年，2月20日，星期五··。电光晶体+。-P1P2KK普克尔斯盒一次电光效应透明电极K和K′单轴晶体光沿光轴方向，不双折射。沿光轴加电场晶体变双轴晶体→原光轴方向附加了双折射效应+-P1P2aba光和b光折射率差正比于电场强度第4页，共10页，2023年，2月20日，星期五当两端面电压为0时，透射光强为0；当两端面电压变化时，透射光强变化。当两端面电压为半波电压时，透射光强最大。制作光开关电光调制+-P1P2ab第5页，共10页，2023年，2月20日，星期五+-P1P2ab透射光强正比于端电压的余弦函数在0.5Uλ/2处（Q点），透射光强近似与端电压成线性关系。若以Q点为偏置点，可将电压信号转为波形相似的光强信号，实现线性电光调制。第6页，共10页，2023年，2月20日，星期五实验仪器偏振片2套电光晶体及附件1套半导体激光器1套激光功率指示计1套导轨1根滑块6个白屏1个扩束镜1套1/4波片1套光电二极管探头1套双踪示波器1台音频信号源1个第7页，共10页，2023年，2月20日，星期五实验内容验证LN晶体由单轴晶体变为双轴晶体（用会聚偏振光实验）。将激光器、起偏器、扩束镜、LN晶体、检偏器、白屏依次摆放，使扩束镜紧靠LN晶体。研究LN晶体的电光特性和特征参量。使系统按激光器、起偏器、检偏器、白屏排列。旋转起偏器、使透过起偏器的光尽量强一些，旋转检偏器使白屏上的光点尽量弱。系统进入消光的状态。将LN晶体放置于起偏器与检偏器之间。将晶体驱动电压调至最低，状态开关打到直流状态。调整LN晶体的角度和方位，尽量使白屏上的激光光斑最暗。取下白屏换上功率计探头，记下此时的光功率值Pmin

缓慢调高驱动电压，记录电压值和激光功率值，每50V记录一次。特别注意记录最大功率值Pmax和对应的电压值Vλ/2

。求出系统消光比M=Pmax/Pmin和半波电压Vλ/2

，画出电压与输出功率的对应曲线。取下LN晶体，旋转检偏器，记录系统输出最大的光功率Po，计算LN晶体的透过率T=Pmax/Po。第8页，共10页，2023年，2月20日，星期五实验内容研究静态工作点对调制波形的影响

将功率指示计探头取下，换上光电二极管探头。将驱动信号波形插座和接受信号波形插座分别与双踪示波器CH1和CH2通道连接，光电二极管探头与信号输入插座连接。

将状态开关置于正弦波位置，幅度调节钮旋至最大。

示波器置于双踪同时显示，以驱动信号波形为触发信号，正弦波频率约为1KHZ。

旋转电压调节旋钮改变静态工作点，观察示波器上的波形变化。特别注意，接收信号波形失真最小、接受信号幅度最大，出现倍频失真时的静态工作点电压。对照上一个实验中的曲线图，理解静态工作点对调制波形的影响。

第9页，共10页，2023年，2月20日，星期五实验内容感性认识1/4波片对静态工作点的影响和作用在起偏器与LN晶体间放入1/4波片。分别将静态工作电压置于倍频失真点、接收信号波形失真最小、接收信号波形幅度最大点（参考上一步骤的参数），旋转λ/4波片，观察接收波形的变化情况，体会1/4波片对静态工作点的影响和作用。感性认识光通信中的调制、传输、解调