五、数据处理
1.研究LN单轴晶体的干涉:
(1)单轴锥光干涉图样:
调节好实验设备,当LN晶体不加横向电压时,可以观察到如图现象,这是典型的汇聚偏振光穿过单轴晶体后形成的干涉图样。 (2)晶体双轴干涉图样:
打开晶体驱动电压,将状态开关打在直流状态,顺时针旋转电压调整旋钮,调整驱动电压,将会观察到图案由一个中心分裂为两个,这是典型的汇聚偏振光穿过双轴晶体后形成的干涉图样,它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体
比重瓶法
2.动态法观察调制器性能:
(1)实验现象:
当V2=486V时,信号波形失真最小,振幅最大(线性调制):
当V3=832V时,出现第二次倍频失真:
(2)调制法测定LN晶体的半波电压:
晶体基本物理量
第一次倍频失真对应的电压V1=143V,第二次倍频失真对应的电压V3=832V。故。
由得:
(1)原始数据:
电压 V/V | 功率 P/mV | 电压 V/V | 功率 P/mV |
0 | 0.316 | 550 | 0.507 |
50 | 0.3 | 600 | 0.551 |
100 | 0.296 | 650 | 0.583 |
150 | 0.296 | 700 | 0.605 |
和机器人做到哭机器打桩机200 | 0.303 | 750 | 0.626 |
250 | 0.316 | 800 | 0.636 |
300 | 0.335 | 850 | 0.644 |
350 | 0.366 | 900 | 0.642 |
400 | 0.406 | 950 | 0.637 |
450 | 0.444 | 1000 | 0.627 |
500 | 0.474 | | |
| | | |
依据数据作出电光调制器P-V工作曲线:
(2)极值法测定LN晶体的半波电压:
从图中可以看到,V在100~150V时取最小值,在800~850V时取最大值。分别在这两个区
域内每隔5V测量一次,原始数据如下:
电压 V/V | 功率 P/mV | 电压 V/V | 功率 P/mV |
100 | 0.301双向节流阀 | 800 | 0.652 |
105 | 0.298 | 805 | 0.657 |
110 | 0.297 | 810 | 0.651 |
115 | 0.299 | aveee815 | 0.65 |
120 | 0.301 | 820 | 0.65 |
125 | 0.303 | 825 | 0.649 |
130 | 0.302 | 830 | 0.645 |
135 | 0.303 | 835 | 0.643 |
140 | 0.303 | 840 | 0.643 |
145 插板闸门 | 0.302 | 845 | 0.643 |
150 | 0.303 | 850 | 0.642 |
| | | |
比较数据可以得出,极小值大致出现在,极大值大致出现在,由此可得
由得:
4.测量值与理论值比较:
晶体基本物理量:
| | | | |
5mm | led背光板30mm | 632.8nm | | 2.286 |
| | | | |
算出理论值。与理论值相比,调制法测量结果相对误差约6.1%,极值法测量结果误差约7.1%,实验值与理论值符合较好。其中,动态法比极值法更精确。
5.讨论实验中观察到的输出波形和畸变产生的原因:
根据理论计算,当V=0时,T应当为极小值(T=0),然而从实验测量出的T-V图中可以发现,当V=0时,T不为零,且极小值也不出现在V=0处,对此我们可以归纳出以下几种可能原因:
(1)由于在调试前后两个偏振片过程中,难以保证其起偏方向完全垂直,这就导致了极小值点偏离V=0点。
(2)由于工艺上的原因,前后两个偏振片即使在完全垂直的情况下,也不可能完全消光,总会有光线透过,因此,极小值点之值大于零。
输出波形畸变产生的原因:
根据数学推导可得,光强透过率:
(1)当时,工作点落在线性工作区的中部,将代入得:
这时,调制器输出的波形和调制信号的频率相同,即线性调制。
(2)当或,时,同理可得,这时输出光的频率是调制信号的两倍,即产生“倍频”失真。
六、选作实验:
测量1/4波片的:
转过角度 | 输出波形特点 |
86° | 线性调制 |
175° | 倍频失真 |
264° | 线性调制 |
355° | 倍频失真 |
| |
在实验中,去掉晶体上所加的直流偏压,把1/4波片置入晶体和偏振片之间,绕光轴缓慢旋转时,可以看到输出信号随着发生变化,其现象与改变直流偏压效果相同:
根据数学推导,光强透过率为:
与前面的公式类比,可发现式中的即相当于原先公式中的“”。在从倍频失真到线性调制的过程中,由于1/4波片旋转了90°,透射光相位改变了(o光转化为e光或相反),而相应的“”改变了/2,故有:
即1/4波片的。
七、实验后思考题:
1.铌酸锂在施加电场前后有什么不同?是否都存在双折射现象?
答:铌酸锂在未施加电场时是单轴晶体,不存在双折射,施加电场后铌酸锂为双轴晶体,存在双折射。