7郭永康+光在晶体和液晶中传播-4.ppt

1、CH 7-8光调制器 optical modulator,人为地造成各向异性 而产生双折射,一、应力双折射(光弹效应),应力各向异性,在一定应力范围内：, v 各向不同, n各向不同,7.8光调制器,各处 不同各处 不同出现干涉条纹,变 变干涉情况变,二、电致双折射(电光效应),1.克尔效应(二次电光效应),盒内充某种液体 如硝基苯（C6H5NO2）,由于折射率改变与电场强度是平方关系故克尔效应也叫二次电光效应,k 克尔常数 U 电压,相位差为：,此时对应的电压U 叫半波电压 P2透光最强,克尔盒相当于半波片,折射率改变与电场强度的关系是:,当,若去掉盒内电场，则没有光从N透出。整个系统起“光

2、开关”的作用。,通过控制外加电压，可调节输出的光脉冲的长短和频率，把电讯号转变成光讯号。由于光电效应几乎没有惯性，电讯号的控制速度可达10-9 m/s。“光开关”,“光调制器”“光断续器”有极快的速度启闭光路或调制光强，目前广泛应用于高速摄影、电影、电视和激光通讯等许多领域。,在电场、磁场中，材料光学性质的研究， 在实际应用中有着广阔的前景,2.泡克尔斯效应(一次电光效应),不加电场 P2 不透光,加电场晶体变双轴晶体,原光轴方向附加了双折射效应,P2 透光,no o光在晶体中的折射率,相位差：,r 电光常数,时 P2 透光最强,常用的电光晶体是 KH2PO4（KDP） NH4H2PO4（AD

3、P）等,U 电压,三、磁致双折射,科顿穆顿效应：,某些透明液体在磁场H作用下变为各向异性,二次效应,磁场很强 才能观察到,性质类似于单轴晶体 光轴平行磁场,光隔离器,为了避免各界面的反射光对激光光源产生干扰,可利用法拉第效应制成光隔离器,只允许光从一个方向通过而不能从反方向通过,单向闸门,CH 7-9偏振态及其转换的矩阵描述 polarization and the transform matrices,7.9 偏振态及其转换的矩阵描述,一.偏振态的描述 琼斯矢量,一般的椭圆偏振光的光矢量在x、y坐标轴上的分量分别为,任意二维矢量都可以用它的两个直角分量构成一个矩阵,偏振光的强度,琼斯矢量归一

4、化,几种偏振态的琼斯矢量表示形式,1.线偏振光,1. 沿x轴的线偏振光,2. 为光矢量与x轴成45角的线偏振光,3. 为光矢量沿y轴的线偏振光,4.椭圆偏振光,右旋圆偏振光,为左旋圆偏振光,两束线偏振光的光矢量相互垂直,称它们为正交偏振光,二.正交偏振矩阵,两正交偏振光的琼斯矩阵分别为,有,若 均为实数,例如,例如 右旋偏振光和左旋偏振光互为正交,也可分解成一组正交的圆偏振光,任意偏振矢量,可分解为一组正交的线偏振光,三.振态转换的描述 琼斯矩阵,各种时光的偏振态作线性转换的器件都可以用一个 矩阵表示,称为偏振器件的琼斯矩阵,表示为,输入,输出,系统矩阵A为个矩阵的乘积,出射光为,求线偏振器件

5、的琼斯矩阵,片-快轴为y方向-使偏振光的y分量超前于x分量 的相位. 若入射光的琼斯矢量为,出射光的琼斯矢量为,表示成矩阵形式,光轴沿y方向的负晶体 片的琼斯矩阵,几种偏振态转换的矩阵运算,1。线偏振光通过 片,线偏振光光矢量与x轴成45角,其琼斯矢量为,y轴为快轴的 片的琼斯矩阵为,出射光的偏振态为,为右旋圆偏振光,2，圆偏振光通过 片,左旋圆偏振光的琼斯矢量为,快轴沿x方向的 片的琼斯矩阵为,即出射光为光矢量与x轴成45角的线偏振光.,出射光的琼斯矩阵为,例 在正交偏振片之间放一个 片，以自然光入射，当波晶片光轴与偏振片P1的夹角=90时将发生消光现象。用矩阵法证明之。,解 如图令 片的快轴沿y轴方向,偏振片P1、P2分别沿x、y轴方向.,自然光从偏振片出来后成为光矢量沿x轴的线偏振光,其琼斯矢量为, 经片 后,出射的E1的琼斯矢量为, 即仍为沿x轴方向的线偏振光.再