1) 研究铌酸锂晶体横向电光效应, 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一个试验方法。 试验仪器:
1) 晶体电光调制电源 2) 调制器 3) 接收放大器
试验原理简述:
一些晶体在外加电场作用下, 其折射率将伴随外加电场改变而改变, 这种现象称为光电效应。晶体外加电场后, 假如折射率改变与外加电场一次方成正比, 则称为一次电光效应, 假如折射率改变与外加电场二次方成正比, 则称为二次电光效应。晶体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 轴线偏振光, 她在晶体感应轴x ’,y’上投影振幅和相位均相等, 分别设为
wt A e x cos 0'= wt A e y cos 0'=
用复振幅表示, 将位于晶体表面（z=0）光波表示为A E x =)0(' A E y =)0(' 所以入射光强度为 22
笔式点火线圈'2
'2)0()0(A E E E E I y x i =+=•∝ 当光经过长为l 电光晶体后, x’,y’两分量之间产生相位差 A l E x =)(' δi y Ae l E -=)('
经过检偏器出射光, 是这两个分量在y 轴上投影之和
()
12
45cos )()('0-=
pet铝膜︒=-δ
δi i y y e
A e l E E
其对应输出光强I t 可写为 ()()[]
2
sin 2*2200δ
A E E I y y t =•∝
由以上可知光强透过率为2
sin 2δ==i t I I T 相位差表示式 ()d
l
V
r n l n n
y x 223
0''
22λ
π
λ
π
δ=
-=
当相位差为π时 ⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
l d r n V n 223
02λ
由以上各式可将透过率改写为 ()wt V V V V V
T m sin 2sin 2sin 02
2
重新随机进程
+==π
π
π
π能够看出改变V0
或Vm, 输出特征将对应改变。
1) 改变直流电压对输出特征影响
把V0=Vπ/2带入上式可得
()⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡
⎪⎪⎭⎫
⎝⎛临界反应
+=+==wt V V wt V V V V V
T m m sin sin 121sin 2sin 2sin 02
2
ππ
π
π
π
π 做近似计算得⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+≈wt V V T m sin 121ππ
即T ∝Vmsinwt 时, 调制器输出波形和调制信号波形频率相同, 即线性调制
假如Vm ＞Vπ, 不满足小信号调制要求, 所以不能近似计算, 此时展开为贝塞尔函数, 即输出光束中除了包含交流信号基波外, 还有含有奇次谐波。因为调制信号幅度比较大, 奇次波不能忽略, 这时, 即使工作点在线性区域, 但输出波形仍然会失真。
当V0=0或π; Vm 《Vπ时, 将V0=0带入到上式得()⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-≈wt V V T m
2cos 1812
ππ 即T ∝cos2wt, 能够看出输光是调制信号二倍, 即产生倍频失真。
当V0=Vπ, Vm 《Vπ时。经过类似推到, 可得()wt V V T m 2cos 18112-⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-≈ππ 即仍然看到是倍频失真波形。
2) 用λ/4波片来进行光学调制
由上面分析可知, 在电光调制中, 直流电压V0作用是使晶体在x’,y’两偏振方向光之间产生固定相位差, 从而使正弦调制工作在光强调制曲线图上不一样点。在试验中V0作用能够用λ/4波片来实现, 试验中在晶体与检偏器之间加入λ/4波片, 调整λ/4波片快慢轴方向使之与晶体x ’,y’轴平行, 转动波片, 能够使电光晶体工作在不一样工作点上。
原始数据、 数据处理及误差计算:
1.研究LN 单轴晶体干涉: （1）单轴锥光干涉图样:
调整好试验设备, 当LN 晶体不加横向电压时, 能够观察到如图现象, 这是经典汇聚偏振光穿过单轴晶体后形成干涉图样。
（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, 这是经典汇聚偏振光穿过双轴晶体后形成干涉图样, 它说明单轴晶体在电场作用下变成了双轴晶体
2.动态法观察调制器性能: （1）试验现象: 当V 1=143V 时, 出现第一次倍频失真:
当V 2=486V 时, 信号波形失真最小, 振幅最大（线性调制）:
当V 3=832V 时, 出现第二次倍频失真:
（2）调制法测定LN 晶体半波电压:
d
l λ
22γ 0n
5mm 30mm 632.8nm -126.810/m V ⨯ 2.286
第一次倍频1压V 3=832V 。故
31832143689V V V V V V π=-=-=。
由3
022()2d V n l
πλγ=
得: 12
2230() 6.41102d n V l πλγ-==⨯ 3.电光调制器T-V 工作曲线测量:
（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 0.605 200 0.303 750 0.626 250 0.316 800 0.636 300
0.335 850 0.644
ad8009依据数据作出电光调制器P-V工作曲线:
（2）极值法测定LN晶体半波电压:
从图中能够看到, 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,
比较数据能够得出, 极小值大致出现在
1110
V V
≈, 极大值大致出现在
3805
V V
≈, 由此可
得
31805110695
V V V V V V π
=-=-=
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