电光调制实验

实验二十二 电光调制特性测试及分析报告人 陆盛阳080420132 同组人 张旭 时间 2011/10/10 一、 实验目的1、 了解铌酸锂晶体的一级电光效应。2、 观察单轴晶体、双轴晶体的偏振干涉图。3、 掌握电光调制器的工作原理。4、 测定直流输出特性曲线,即T-V曲线。5、 用四分之一波片选择工作点。二、 实验仪器(仪器名称及仪器编号) 电光调制实验仪三、 实验原理及内容（简略叙述） 在外加电场的作用下，晶体的折射率或双折射性质发生改变的现象成为电光效应。外电场作用下的光电晶体犹如一块波片，它的位相延迟随外加电场的大小而变，随之引起偏振态的变化，从而使得检偏器出射光的振幅或强度受到调制。当外加电压使晶体产生的相位差达到时，晶体相当于一块半波片，此时透过光强为极大值，所加电压为晶体的半波电压。半波电压与电光系数的关系公式如下：V=（） V为半波电压、n0为O光折射率、22为电光系数为半导体激光波长、 d为铌酸锂晶体的厚度、为铌酸锂晶体的长度。 由于透射率与电压的非线性关系若不选择合适的工作点和调制电压的幅值会使输出的光信号相对于输入信号产生非线性失真。四、 实验步骤及现象1 晶体的安装 ： 用棉花球蘸少许酒精擦净放晶体的电极，然后放置晶体和铝电极，用弹片固定在可调平台上，弹片接触到铝电极后，不能压的太紧，以免压断晶体，或给晶体施加压力。调整晶体光轴与光源的光轴重合，不许触摸晶体两个小端面（一端是入射面、另一端是出射面），以免影响实验效果。2 调整光路 ，观察锥光图：2-1 把导轨置于底座很稳的台面上，调整四个螺钉使导轨成水平将其锁紧。2-2 在导轨一端放置一个滑座，将半导体激光器及可调支架固定在滑座上。打开激光器电源盒上的开关，旋转镜头，调整光斑的大小。以求得质量较好的光斑，尽量将光斑调小。（旋转盒上的旋钮可调光斑强弱）。2-3 可调平台放置在导轨上距光源200mm左右，调整激光器的支架使激光束与晶体等高，平台的四个螺钉可进行升降调整。2-4 轻轻将可调平台拿下，放置两个滑座，居中的滑座固定小孔光阑，另一端的滑座固定像屏，像屏的白面朝向激光的光源，来回移动，通过调整支架的螺钉，使激光束通过小孔打在像屏的中央，近而调节激光束的准直。（注意调整激光器的光斑不可过大）。2-5 把小孔光阑及滑座拿下，将可调平台重新放置在导轨上，观察激光束是否对准晶体中央，如果位置偏移则继续进行调整，重复2-3、2-4步骤，通过精细的调节，使激光束严格沿着光轴的方向通过晶体。2-6 在可调平台左右放置滑座，将起偏器、检偏器分别固定滑座上（实验前把1/4波片移去）调整高度适中，旋转检偏器使其与起偏器的透光轴正交。靠晶体的入射面放置一块毛塑料片（该片起到扩束、散射的作用），晶体偏压置零时,在白屏上可观察到单轴晶体偏振图（锥光图）如图2所示。，可观察到双轴晶体偏振图，如图3所示。改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度，如图4所示： 图2、单轴晶体偏振图 图3、双轴晶体偏振图A 图4、双轴晶体偏振图B 3 测定晶体的半波电压 晶体上直流电压和正弦信号同时加上，调整直流偏压使输出光强出现极大值或极小值，通过示波器可以看出交流信号出现倍频失真。出现相邻倍频失真的直流偏压之差就是半波电压。4 测定直流输出特性曲线（即T-V曲线）取出毛玻璃，撤走白屏，接收器对准出光点，调制箱按下外信键、示波器电流裆置直流。从零开始逐渐加大直流偏压。依次记录直流偏压值和相应光强度幅度值的变化关系。5 观察直流偏压对输出特性的影响，用1/4波片选择工作点打开电光调制电源箱的开关，给晶体的两电极加上一个调制电信号，正负偏压可任意切换，连续可调，在示波器屏上可观察到双轴晶体各类图形。5-1 音频图形 把像屏拔出，把接收放大器插入滑座内，移去毛玻璃片，调整位置高低，使放大器接收到偏振光。将音频键按下，外置开关向上，旋转晶压调节旋钮及幅度调节旋钮就可听到悦耳的音频信号，在示波器上看到音频图形5-2 上失真图将正旋键按下，外置开关向上，旋转晶压调节旋钮与幅度调整旋钮及交流调节旋钮配合使用可得到上失真图5-3 下失真图 5-4倍频图5-5不失真图3-2、3-3、3-4、3-5图形的调试方法均同音频图形调整方法一致（可改变极性）。5-6 把1/4波片安置在起偏器内（带有0、45、90度刻线侧），旋转晶压调整旋钮使之显示为零。旋转1/4波片可找到工作点。去掉晶体上所加的直流偏压，把波片缓慢旋转一周时，将出现四次线形调制和四次“倍频”失真。五、 实验数据记录及处理单轴晶体偏振干涉图 双轴晶体偏振干涉图（正偏压） T-V曲线：直流偏压0 mv100mv200mv300mv400mv500mv600mv700mv800mv900mv1000mv1050mv光强幅值6596116125137147160170185200223262直流偏压对输出特性的影响输入信号波形正弦波输出信号上失真波形（直流偏压 1.8v ）输出信号下失真波形（直流偏压 0.6v ）输出信号倍频失真波形（直流偏压 2v ）输出信