实验目的:遥控器外壳
1)研究铌酸锂晶体的横向电光效应,观察锥光干涉图样,测量半波电压; 2)学习电光调制的原理和试验方法,掌握调试技能;
3)了解利用电光调制模拟音频通信的一种实验方法。
实验仪器:
1)晶体电光调制电源
2)调制器
3)接收放大器
实验原理简述:
某些晶体在外加电场的作用下,其折射率将随着外加电场的变化而变化,这种现象称为光电效应。晶体外加电场后,如果折射率变化与外加电场的一次方成正比,则称为一次电光效应,如果折射率变化与外加电场的二次方成正比,则称为二次电光效应。晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应
1、电光调制原理
1)横向光电调制
如图
入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x轴的线偏振光,他在晶体感应轴x’,y’上的投影的振幅和相位均相等,分别设为
用复振幅表示,将位于晶体表面(z=0)的光波表示为
所以入射光的强度为
当光通过长为l的电光晶体后,x’,y’两分量之间产生相位差
通过检偏器出射的光,是这两个分量在y轴上的投影之和
其对应的输出光强It可写为
由以上可知光强透过率为
相位差的表达式
当相位差为π时
由以上各式可将透过率改写为 可以看出改变V0或Vm,输出特性将相应变化。
1)改变直流电压对输出特性的影响
把V0=Vπ/2带入上式可得
做近似计算得
即T∝Vmsinwt时,调制器的输出波形和调制信号的波形频率相同,即线性调制 如果Vm>Vπ,不满足小信号调制的要求,所以不能近似计算,此时展开为贝塞尔函数,即输出的光束中除了包含交流信号的基波外,还有含有奇次谐波。由于调制信号幅度比较大,奇次波不能忽略,这时,虽然工作点在线性区域,但输出波形依然会失真。
当V0=0或π;Vm《Vπ时,将V0=0带入到上式得 即T∝cos2wt,可以看出输光是调制信号的二倍,即产生倍频失真。
当V0=Vπ,Vm《Vπ时。经过类似推到,可得 即依然看到的是倍频失真的波形。
2)用λ/4波片来进行光学调制
由上面的分析可知,在电光调制中,直流电压V0的作用是使晶体在x’,y’两偏振方向的光之间产生固定的相位差,从而使正弦调制工作在光强调制曲线图上的不同点。在实验中V0的作用可以用λ/4波片来实现,实验中在晶体与检偏器之间加入λ/4波片,调整λ/4波片的快慢轴方向使之与晶体的x’,y’轴平行,转动波片,可以使电光晶体工作在不同的工作点上。
原始数据、 数据处理及误差计算:
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
2.动态法观察调制器性能:
(1)实验现象:
当V1=143V时,出现第一次倍频失真:
当V2=486V时,信号波形失真最小,振幅最大(线性调制):
当V3数控剪床=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:
3.电光调制器T-V工作曲线的测量:
(1)原始数据:
电压 V/V | 功率 电动车太阳能充电器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 电子签名设备 | 650 | 0.583 |
150 | 0.296 | 700 | 0.605 |
200 | 0.303 | 750 | 0.626 |
250 | 0.316 | 800 | 0.636 |
300 | 0.335 | 850 | 0.644 |
350 | 0.366 | 900 | 0.642 |
主机漏洞扫描400 | 0.406 | 950 | 0.637 |
450 | 0.444 | 1000 | 0.627 |
500 | 0.474 | | |
| | | 智能控制方法 |