风速辅助一、实验目的
2、观察电光调制实验现象,并测量电光晶体的各参数；
3、实现模拟光通讯。
二、实验内容
1、观察电光调制现象；
2、计算电光晶体的消光比，透过率，测量晶体的半波电压；
3、进行电光调制与光通讯实验演示。
三、实验原理
铌酸锂晶体具有优良的压电、电光、声光、非线性等性能。本实验仪中采用的是LN电光晶体. 它的工作原理如下：
LN晶体是三方晶体=，，折射率椭球为以z轴为对称轴的旋转椭球，垂直于z轴的截面为圆,如图1。
其电光系数为：
没有加电场之前，LN的折射率椭球为
加上电场之后，其折射率椭球变为:
在本实验中,我们采用的是y轴通光，z轴加电场，如图2，也就是说，,那么上式就可以变为
式中没有出现交叉项,说明新的折射率椭球的主轴与旧折射率椭球的主轴完全重合.所以新的主轴折射率为
沿着三个主轴方向上的双折射率为
上式表明,LN晶体沿z轴方向加电场之后,可以产生横向电光效应,但是不能够产生纵向电光效应.
经过晶体后,o光和e光产生的相位差为:
其中， 称为有效电光系数。
入射光经起偏振片后变为振动方向平行于x轴的线偏振光，它在晶体的感应轴x′和y′轴上的投影的振幅和相位均相等，设分别为
或用复振幅的表示方法，将位于晶体表面（z=0）的光波表示为
所以，入射光的强度是
当光通过长为l的电光晶体后，x′和y′两分量之间就产生相位差δ，即
层压机硅胶板
通过检偏振片出射的光，是该两分量在y轴上的投影之和
所以光强透过率T为
(1)
将代入上式,就可以发现,透过率与加在晶体两端的电压是上面的函数关系.也就是说,电信号调制了光强度,这就是电光调制的原理. 改变信号源各参数对输出特性的影响如下：
①当、Um<<时，将工作点选定在线性工作区的中心处，如图3（a）所示，此时，可获得较高效率的线性调制，把代入（1）式，得
(2)
由于Um<<时
即 (3)
这时，调制器输出的信号和调制信号虽然振幅不同，但是两者的频率却是相同的，输出信号不失真，我们称为线性调制。
②当、U龙芯3bm<<塑料制品加工设备时，如图3（b）所示，把代入（1）式
即 （4）
从（4）式可以看出，输出信号的频率是调制信号频率的二倍，即产生“倍频”失真。若把代入（1）式，经类似的推导，可得
（5）
即T∝cos2ωt机控网，输出信号仍是“倍频”失真的信号。
③直流偏压U0在0伏附近或在附近变化时，由于工作点不在线性工作区，输出波形将失真。
但不满足小信号调制的要求，（2）式不能写成（3）式的形式。因此，工作点虽然选定在了线性区，输出波形仍然是失真的。
四、实验步骤
1. 实验系统简介组合屋
按照系统连接方法将激光器，电光调制器，光电探测器等部件连接到位。系统连接方法如图4，其中电光调制器的滑动座是二维移动平台，与其他的滑动座有所不同。
其中，信号源面板如图5。在信号源面板上，“波形切换”开关用于选择输出正弦波或是方波，“信号输出”口用于输出晶体调制电压，若“高压输出开关”拨向上为打开，拨向下为关闭。如果拨向上那么输出的调制电压上就会叠加一个直流偏压，用于改变晶体的调制曲线，“音频选择”开关用于选择调制信号为正弦波还是外接音频信号，“探测信号”口接光电探测器的输出，对探测器输入的微弱信号进行处理后通过“解调信号”口输出，连接至有源扬声器上。
在具体的连接中，“信号输出”的CH1与CH2输出的信号完全一样，将一个输出连接示波器，另一个输出连接电光调制器。在观察电光调制现象时，需要使用一个带衰减的探头，连接时，探头的黑鳄鱼夹连接至前面两根线的黑鳄鱼夹，探针接红鳄鱼夹（在测量时，探头应10倍衰减）。硅光电探测器通过一根两端都是BNC头的连接线连接至示波器上。在进行音频实验时，则不需要示波器，且硅光电探测器连接至信号源“探测信号”口，“解调信号”接至有源音箱。“音频输入”接外加音频信号。
2. 光路准直
打开激光器电源，调节光路，保证光线沿光轴通过。在光路调节过程中，先将波片，起偏
器和检偏器移走，调整激光管，电光晶体和探测器三者的相对位置，使激光能够从晶体光轴通过；调整好之后，再将波片，起偏器和检偏器放回原位，再调节它们的高度，因为它们的通光孔很大，调节相对容易。调节完毕后，锁紧滑动座和固定各部件。
3. 1/4波片对调制的影响
将信号源输出的正弦波信号加在晶体上，并将探测器输出的信号接到示波器上，调节波片，观察输出信号的变化，记下调节最佳时输出信号的幅值；改变信号源输出信号的幅值与频率，观察探测器输出信号的变化；去掉1/4波片，加上直流偏压，改变其大小，观察输出信号的变化，并与加波片的情况进行比较。
4. 静态特性曲线测量
测量晶体的半波电压采用极值法，即晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大逐渐改变，输出的光强将会出现极大极小值，相邻极大极小值之间对应的直流电压之差就是半波电压。
具体步骤是：去掉1/4波片，调节检偏器使输出光强最小，然后将信号源中正弦波的输出幅度调节至零，打开高压开关，每隔10V逐渐增加直流偏压V，同时读出示波器上硅光电探测器输出的电压值PV（相对光强），作V—Pv曲线，求出LN晶体半波电压。
5.动态调制曲线测量
正弦波信号电压Um=0.2，分别测量直流偏压、时的调制曲线，绘制输入信号和调制后曲线。
6.电光调制与光通讯实验演示
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议