晶体的电光效应与信号传输的探究项实验

创新研究型实验

晶体的电光效应与信号传输的探究项实验

XXX

1

（1.北京邮电大学，北京市100798）

摘要：实验采用锥形光干涉仪来观察锥形光的干涉现象，并且通过光电转换传感器转换为电压信号，观察铌酸锂晶体的电光效应，通过施加不同直流偏压，观察晶体偏压曲线。并且计算晶体的相关参数。关键词：电光效应；直流偏压；电光系数；

Crystalelectro-opticeffectandsignaltransmissionexperimentsto

exploreoptions

PuYue1

(1.BeijingUniversityofPostandTelecommunications,Beijing100798)

Abstract:Theexperimentusingaconicaltaperopticalinterferometertoobservethephenomenonoflightinterference,andbythephotoelectricconversionsensorisconvertedtoavoltagesignal,observedlithiumniobateelectro-opticeffect,byapplyingadcbiasvoltage,thebiascurveofthecrystalwasobserved.Andcalculatingparameterscrystals.

Keywords:Electro-opticeffect;DCbias;electro-opticcoefficient

引言

自1875年克尔发现介质在外电场作用下其光学特性会发生相应改变，电光效应已经广泛的在生活中得以应用。目前已经制作出很多电光器件，如电光调制器、点光偏转器、电光开关、双稳态器件等，他们在激光通信、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面有重要应用。

当晶体两端电压增加到某一值时，x’,y’方向的偏振光经过晶体后产生λ/2的光程差。相位差，相位差δ=Π，T=100%.这一电压称为半波电压。用Uπ表示。斑驳电压是描述晶体电光效应的重要参数。根据半波电压的值可以估计电光效应控制端透光强度所需电压。

一、实验原理

1.1电光效应

有点长引起的晶体折射率的变化称为晶体的电光效应。晶体折射率随电场的变化可以标示为：

n=n0+aE0+bE02+…

式中，a,b为常数，E0为电场强度，n0=是电场强度为零时晶体的折射率。由电场一次项引起的晶体折射率变化aE0的效应，成为一次电光效应。1.2半波电压3

2

Uπ=

λ2n0r22

3

dl

式中，d,l分别为晶体的厚度和长度，U为加在晶体上的电压。

3πn0r22

对于单色光，为常数，因而T仅随晶

λ

体上所加电压变化。T与U的关系是非线性的。不同的工作点会产生不同程度的畸变。

二、实验仪器

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晶体电光调节仪、电光调制电源、接收放大器、半导体激光器、双踪示波器、万用表等。

三、主要实验步骤

1.联通光路使激光器发射的激光经过起偏器和毛玻璃后照射在铌酸锂晶体上，通过验

偏器后，在光屏上接受衍射图样。（此过程

需要认真调试）

2.取下光路中的毛玻璃，装上光电传感器，接受出射激光。

3.调节直流偏压的大小，记录不同偏压下的输出光强的大小。

4.测出铌酸锂晶体的半波电压的值，并且算出铌酸锂晶体的电光系数r22。

四、数据及处理

4.1数据表

表1输出光强随直流偏压的曲线

直流偏压/V

输出光强/V直流偏压/V输出光强/V直流偏压/V输出光强/V直流偏压/V输出光强/V直流偏压/V输出光强/V直流偏压/V输出光强/V

-2001.87-1301.98-600.63100.04801.051502.18

-1901.91-1201.82-500.49200.09901.271602.19

-1802.1-1101.7-400.33300.21001.541702.19

-1702.19-1001.53-300.2400.331101.71802.1

-1602.19-901.28-200.09500.491201.811901.91

-1502.18-801.06-100.04600.621301.992001.77

-1402.08-700.8800.01700.871402.09

4.2曲线分析

图1输出光强随直流偏压的曲线

左峰值：-158v右峰值：160v

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半波电压Uπ=

158+160

=159v2

已知晶体的尺寸：45.0*6.0*1.70已知n0=2.29，λ=650nm

λd650×10 91.76×10 3

由公式计算得出r22= = =6.67×10 12m/v33 3

2n0Uπl2×2.29×15945×10

4.3

实验衍射图样

0v200v-200v

五、实验结论

晶体铌酸锂晶体在不同的直流偏压下，测得的输出光强不同，表示晶体在不同的偏压下，折射率不同，并且通过做图的方法得等到半波电压约为159v，测的晶体电光系数

-12

约为6.67*10/m。在实验的过程中，随着直流偏压的增加，还观察到倍频的出现，还观察实验衍射图样。本次试验使我更加深刻的理解电光效应的非线性特性。

在观测而被频出现的时候，课本上是用时序图进行观测的，通过观察波的平衡点缩为原来的二分之一确定倍频的出现，在我改进的试验中，使用李萨如图来观察倍频的出现，二倍频出现的时候，李萨如图是简单的图形，并且可以观察到比较准确的偏压。并且通过李萨如图，可以发现出现的3次二倍频中，存在着相位的差异，有三种情况，各相差180度的相角。这个是在时许途中观察

不到的。

六、对实验的改进

从途中观察到相差180度的相角

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在时序图中看不到相差

参考文献

[1]XXX(1993--)北京邮电大学

[2]蒋达娅.大学物理实验教程.第三版.北京邮电大学.2011年[3]蒋达娅.大学物理实验教程.第三版.北京邮电大学.2011年

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/pd2j.html