25.晶体电光效应(1)

1、晶体电光效应 一、实验目的 1 测量 LN 晶体的半波电压； 2、观察电光调制器的工作性质。 、实验原理 电场施加在晶体上，会使晶体的折射率发生变化，这种现象称之为电光效应。下图为晶 体电光调制原理示意图。 图中起偏器 P 偏振化方向平行于晶体的 x 轴，且与检偏器正交，波长为 入的光束沿 z 轴(光 轴)入射，电场方向平行于 x轴，x、y为晶体的感应轴，与 x、y 轴成n / 4 角。当光束通 过长为 I的晶体后，偏振光 x、y两分量间产生位相差 ， 2 2 3 I g n )l n。22V (1) y d O 光折射率，电光系数及厚度，V 为施加的直流电压。当s = n Vn,因此时偏振光

2、 x.y两分量间产生的光程差为 入/2。由式 偏振光 x .y两分量复振幅可分别写为 Ex(l) A Ey(l) Ae i 通过检偏器的出射光，是此两分量在 y 轴上投影之和 (Ey)o (AM/2)(ei 1) 相应的输出光强 I可写成 2 * A i i 2 2 Io (Ey)o(Ey)o (_2)(e 1)(e 1) 2A sin /2 光强透过率式中n0,22和d分别为晶体的 时，施加的电压称为半波电压 (1) 则位相差可表为 V ( /2n3 22)牛 LNHHft- Z Z1 和4疚广 -激进器A卩備据片nm列澤 由上式知透过率与电压的关系是非线性的。 为了进行线性调制，在调制光路

3、中加入一个波 4 片，使其光轴与 0P 成 45。，则 即 Tx Vm sin t，此时调制器输出波形频率和调制频率相同，即线性调制。 三、实验仪器 LN 晶体横向电光调制器，电光效应仪，示波器。 I。 2/ 、 匚 sin（2） sin 2(、 2V Io 1sin 21( 2 2V V) 11 sin() 2 V 式中为 Vo直流偏压，Vm sin t 为交流调制信号。从上式可知，改变 随之变化。当 Vo= Vn /2，且 VmV n时，式 可近似为 Vo或 Vm，输出特性将 Io Ii 21 严n mt (8) nII 门 ijr 廈熄电.虫炸 廳 1 rinriri IJIJFIIJ

4、1 l jL履电座训 甥 曲慎阿调林出 He-Ne激光器 示波器 LN晶体 激光管 检偏器 .光电探测器 光屏 龙电歯人监泗 薛 四、实验步骤1 光路的调节 1 首先将起偏器 P与检偏器 A调节成相互垂直(即偏振方向相互正交) ，此时透过 A 的光强应为最小(如果 P和A都是理想的话，则应无光通过)。 2将装有LN晶体的支架放在 P与A之间，调节LN支架，使LN晶体的光轴(z轴)与 激光束平行。方法为：在 A之后放一白纸，可看到，由于锥光干涉产生的十字阴影，使激光 束处在黑十字阴影的正中时，就可以认为大体调好了。 3. 调节LN晶体的感应主轴 X和y与P和A的偏振方向成 45o 夹角。调节方法

5、可参 考如下步骤：首先在晶体上加上直流电压(约 50V),然后使P和A向同一方向转过同样的 角度，直到通过A的光强为最小时为止， 记下此时P和A度盘上的角度值。这时外加电压的 变化不能改变透过 A 的光强。这样 P和A的方向与X和y 轴平行。然后当需要测量半波 电压时，就使P和A向同一方向转过 450,这样就调节完了。 4. 将入/4 波片加入光路，在 P 和 A 的方向与 X，和丫/轴平行的状态下，当晶体上不 加电压时，旋转 入/4 波片，使透过 A的光强最小，此时波片的光轴与 P平行或者成 900。 记下此时波片刻度盘上的角度值。 5. 当需要将调制器的工作点放在如图 3 中的B点处，就将

6、 入/4 波片旋转 450。 2、测LN晶体的半波电压。 (1) 在光路调好的前提下，将光电探测器接于T光电输入端 ，开关指向光功率。 (2 )将LN接于T输出端。 (3) 打开电源开关，则数显表亮。 (4) 调节直流电压从 0 伏到约 300V,每 步间隔 10V,记录每步光功率I o显示)及 V (直流电压)数据。根据此组数据画出 LN 晶体I。一 V 曲线图，由图确定 LN 晶体 的半波电压。 2. 观察电光调制器的工作性质。 (1 )将T输出端直流电压调为零， 再将 LN 接于T输出端。 (2) 将示波器连接于T监测端， 开关指 向调解。 在示波器上观察被交变电压调制的光强波形, (3

7、 )将入/4 波片加入光路，调节交变电压, 看一看在什么情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么? (4)调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图 3 中的 B 点和 O 点处，在不同工作点 上观察输出光强的波形。看看会发生什么现象？ 3.语音信号传递 （1） 将T输出端交流电压调为零，再将 LN 接于T输出端。 （2） 将示波器连接于T监测端，同时将开关置“解调、喇叭”位置。 （3） 调制信号T信号源开关置“内”位置 ，就可在示波器上看到语音信号的波形，同时 听到语音信号。 将T信号源开关置 “外”位置，从T外接信号端输入自备的音频信号（收音机或录音机 信号）。就可在示波器上看到音频信号的波

8、形，同时听到自备的音频信号。 五、数据表格 电压（V） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 光强 Io 电压（V） 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 光强 Io 电压（V） 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 光强 Io 六、数据处理方法和要求 根据数据，以 V 为横坐标、Io 为纵坐标作图，依次读出峰值与谷值对应的电压值 V1 ,V2 , 则相邻值的差即为半波电压。用逐差法处理，求半波电压。 七、 注意事项 1、 开机、关机前及更换 LN 晶体所加电压时，均应将和中的电压调节旋纽逆时针旋到 底，使和的数显表指示为零，避免触电。 2、 连接晶体的电缆线两夹头不允许短接，避免造成仪器短路。 3、 220V,50Hz 电源应稳定，如果有较大的波动，需配