电光调制课件

1、电光调制实验电光调制实验Electro-optic modulation 实验目的 掌握晶体电光调制的原理和实验方法。 对电光调制原理中的有关物理量进行定性或定量分析。电光调制原理简介 电光调制是激光调制的一种。 激光具有良好的相干性，要用激光作为传递信息的工具,首先要解决如何将传输信号加到激光上去的问题,我们把信息加载于激光的过程称为激光调制。 激光调制的方法很多,如机械调制、电光调制、声光调制、磁光调制等.其中电光调制器开关速度快,结构简单.因此,在激光调制技术及混合型光学双稳器件等方面有广泛的应用。电光调制原理简介电光调制的物理基础电光效应某些晶体在外加电场的作用下，其折射率随外加电场的

2、改变而发生变化的现象称为电光效应。本实验使用铌酸理（LiNbO3 ）晶体作电光介质。 电光调制原理简介 电光调制系统的工作原理：由激光器发出的激光经起偏器P后只透射光波中平行其透振方向的振动分量，当该偏振光IP垂直于电光晶体的通光表面入射时，如将光束分解成两个线偏振光，经过晶体后其X分量与Y分量的相差(U)，然后光束再经检偏器A，产生光强为IA的出射光。当起偏器与检偏器的光轴正交(AP)时，根据偏振原理可求得输出光强，从而可以绘制出晶体特性曲线，并进一步计算出电光晶体的消光比和透射率。当起偏器与检偏器的光轴正交当起偏器与检偏器的光轴正交(A(A P)P)时，时， P P与与X X两两光轴间的夹

3、角为光轴间的夹角为4545 时，时， U U对对I IA A的调制作用最大，的调制作用最大，为：为：UUIIPA2sin2半波电压U ：它是一个用以表征电光调制电压对相位差影响的重要物理量。半波电压U 决定于入射光的波长、晶体材料和它的几何尺寸。选择不同工作点时的输出波形选择工作点(UU /2)时，输出波形最大且不失真。相位差在/2或(UU /2 )附近时，光强IA与相位差(或电压U)呈线性关系，从调制的实际意义上来说，电光调制器的工作点通常就选在该处附近。选择工作点(U0)或 (UU)时，输出波形小且严重失真，同时输出信号的频率为调制频率的两倍，即倍频现象。 由于晶体受材料的缺陷和加工工艺的

4、限制，光束通过晶体时还会受晶体的吸收和散射。 当外加电压U0时，透射光强的最小值却不为0；当外加电压UU 时，透射光强的最大值却不为IP，由此需要引入另外两个特征参量：消光比透射率ldrnUU302ldrnUU302ldrnUU302ldrnUU302ldrnUU302m axm inIMIm a x0ITIuI I为移去电光晶体后转动检偏器为移去电光晶体后转动检偏器A A得到的输出光强得到的输出光强最大值。最大值。M M愈大，愈大，T T愈接近于愈接近于1 1，表示晶体的电光性能，表示晶体的电光性能愈佳。愈佳。 实验设备简介 激光管 起偏器 检偏器 电光晶体 光电接收器本次实验内容测量并绘制

5、晶体的调制特性曲线。测量电光晶体的半波电压，测量并计算晶体的消光比和透光率。实验步骤实验准备准直调节（必须掌握）1、按图1的结构图在光具座上垂直放置激光器和光电接收器 ( 预先将光敏接收孔盖上) 。2、初调准直：所有滑动座中心全部调至零位，并用固定螺丝锁紧，使光器件初步共轴。3、细调光路准直：打开激光电源，调节激光电位器使激光束有足够强度。调节激光器架上的三只夹持螺钉使激光束基本保持水平，用直尺量出激光器光源输出口高度与光电接收器中心高度，使二者等高。此时激光器头部保持固定。调节激光器尾部的夹持螺钉，使激光束的光点保持在接收器的塑盖中心位置上(去除盖子则光强指示最大)，此后激光器与接收器的位置

6、不宜再动。实验步骤 实验过程判断电光调制现象、插入起偏器 (P)，调节起偏器的镜片架转角，使透光轴与垂直方向约成 P45。、插入检偏器(A)转动检偏器，使激光点消失，光强指示接近于0，表示此时检偏器与起偏器的光轴己处于正交状态(P A)、将电光晶体插入光具座，使激光束透过，适当调节电光晶体平台上三个调节螺丝，使反射光斑打在激光器光源输出口附近，此时激光束基本正射透过。调节电光晶体旋转镜片架角度，使接收光强趋近于0(达到最小，应该在0.1以下)。此时从示波器观察应出现倍频现象，即解调信号频率是调制信号频率的两倍。特别注意：在这个环节中，要保证每个光学器件加入光路时反射点都要几乎原路返回，且不可相

7、交。实验步骤 观察实验现象及数据记录、改变晶体偏压调节，观察输出光强指示的变化。将晶体偏压调至0（否则会损坏仪器），改变晶体偏压极性，观察输出光强指示的变化。、测量并绘制晶体的调制特性曲线。测量电光晶体的半波电压，测量并计算晶体的消光比和透射率。实验数据记录电压U（单位）2050150250350450电流I（单位）电压U（单位）500510520电流I（单位）正向偏压正向偏压电压U（单位）20-50-150-250-350-450电流I（单位）电压U（单位）-500-510-520电流I（单位）反向偏压反向偏压数据处理maxminIMI消光比透射率max0ITI半波电压U实验思考题 min理

8、论上应该是多少？实验能达到吗？就你的分析原因是什么？ 透射率说明了晶体的什么性能？在测I0这个值的时候有什么注意事项？为什么要这样测？ 请分析你的实验中曲线的质量（提示：你的曲线正负两边高低一致吗？你认为是什么原因造成的？） 实验成功你总结最关键的因素在哪里？在实验过程中如何保证这个关键的因素？实验注意事项为防止强激光束长时间照射而导致光电接收器光敏为防止强激光束长时间照射而导致光电接收器光敏管疲劳或损坏，调节或使用好后应随即用塑盖将光管疲劳或损坏，调节或使用好后应随即用塑盖将光电接收孔盖好。电接收孔盖好。进行光路准直时，为使激光能正射透过晶体，必需进行光路准直时，为使激光能正射透过晶体，必需反复对激光、晶体与光电接收孔者加以准直调整反复对激光、晶体与光电接收孔者加以准直调整为获得较好的实验效果，光量宜调节在光强指示表为获得较好的实验效果，光量宜调节在光强指示表为为0.1(0.1(最小最小) )至至6.5(6.5(最大最大) )的读数范围之内的读数范围之内实验中也会出现解调波形近似三角波，说明激光器实验中也会出现解调波形近似三角波，说明激光器输出光功率过大或起偏器角度过小。应微调激光器输出光功率过大或