《電光效應(yīng)及其應(yīng)用》ppt課件-文庫吧
2024-12-31 04:14 本頁面
【正文】 假設(shè)感應(yīng)折射率橢球的新主軸方向?yàn)? ， 則由 構(gòu)成的坐標(biāo)系可由原坐標(biāo)系 (Ox1x2x3)繞 x3軸旋轉(zhuǎn) α 角得到：19 因?yàn)?γ 6 E3不為零，只能是： cos（ 2α ） sin（ 2α ） =0??所以： α =177。45176。 ?? 故 x3切割晶片沿光軸方向外加電場后，感應(yīng)折射率橢球的三個主軸方向?yàn)樵凵渎蕶E球的三個主軸繞 x3軸旋轉(zhuǎn) 45176。得到，該轉(zhuǎn)角與外加電場的大小無關(guān)，但轉(zhuǎn)動方向與電場方向有關(guān)。若取 α =45176。 ， 折射率橢球方程為：20 該方程是雙軸晶體折射率橢球的方程式。這說明， KDP型晶體的 x3切割晶片在外加電場 E3后，由 原來的單軸晶體變成了雙軸晶體 。其折射率橢球與 x1Ox2面的交線由原來的 r=no的圓，變成現(xiàn)在的主軸在 45176。 方向上的橢圓，如圖 52 所示。21圖 52 折射率橢球與 x1Ox2面的交線 22 ① .光沿 x3′ 方向傳播 在外加電場平行于 x3軸 (光軸 )，而光也沿x3(x3′) 軸方向傳播時，由 γ 63貢獻(xiàn)的電光效應(yīng)，叫 γ 63的縱向運(yùn)用 。 由第 4章的討論知道，在這種情況下，相應(yīng)的兩個特許偏振分量的振動方向分別平行于感應(yīng)折射率橢球的兩個主軸方向 (x1′ 和 x2′) ， 它們的折射率由 n1′ 和 n2′ 給出，這兩個偏振光在晶體中以不同的折射率 (不同的速度 )沿 x3′ 軸傳播，當(dāng)它們通過長度為 d的晶體后，其間相位差由折射率之差：決定，為23 式中， Ed恰為晶片上的外加電壓 U, 故上式可表示為： 通常把這種由外加電壓引起的二偏振分量間的相位差叫做 “ 電光延遲 ” 。 ? 由上式可見， γ 63縱向運(yùn)用所引起的電光延遲正比于外加電壓，與晶片厚度 d無關(guān)。當(dāng)電光延遲 φ =π 時，相應(yīng)于兩個偏振光分量的光程差為半個波長，相應(yīng)的外加電壓叫半波電壓，以 Uπ 或 Uλ/2 表示。由此可以求得半波電壓為：24 它只與材料特性和波長有關(guān)，在實(shí)際應(yīng)用中，它是表征晶體電光效應(yīng)特性的一個很重要的物理參量。 例如，在 λ = 的情況下， KDP晶體的 no=, γ 63 = 10 10cm/V， Uλ/2 = kV。 KD*P 晶體的no = , γ 63 = 10 10cm/V, Uλ/2 = kV。25 ② .光沿 x2′( 或 x1′) 方向傳播 當(dāng)外加電壓平行于 x3′ 軸方向，光沿 x2′( 或 x1′) 軸方向傳播時， γ 63貢獻(xiàn)的電光效應(yīng)叫 γ 63的 橫向運(yùn)用 。這種工作方式通常對晶體采取 45176。 x3切割，即如圖 53 所示，晶片的長和寬與 x x2軸成 45176。 方向。光沿晶體的［ 110］方向傳播，晶體在電場方向上的厚度為 d， 在傳播方向上的長度為 l。 ? 如前所述，當(dāng)沿 x3方向外加電壓時，晶體的感應(yīng)折射率橢球的主軸方向系由原折射率橢球主軸繞 x3軸旋轉(zhuǎn) 45176。 得到，因此，光沿感應(yīng)折射率橢球的主軸方向 x2′ 傳播時，相應(yīng)的兩個特許線偏振光的折射率為 n1′ 和 n3′ ， 該二光由晶片射出時的相位差 (“ 電光延遲 ” )為：26圖 53 用于 γ 63橫向運(yùn)用的 KDP晶片27 上式中，等號右邊第一項(xiàng)表示由 自然雙折射 造成的相位差；第二項(xiàng)表示由 線性電光效應(yīng) 引起的相位差。28 與 γ 63縱向運(yùn)用相比 ,γ 63橫向運(yùn)用有兩個特點(diǎn)： i) 電光延遲與晶體的長厚比 l/d有關(guān)，因此可以通過控制晶體的長厚比來降低半波電壓，這是它的一個優(yōu)點(diǎn)； ii) 橫向運(yùn)用中存在著自然雙折射作用。由于自然雙折射 (晶體的主折射率 no、 ne)受溫度的影響嚴(yán)重，所以對相位差的穩(wěn)定性影響很大。 29 經(jīng)比較得到： 顯然，橫向運(yùn)用時的半波電壓一般均比縱向運(yùn)用時低，通過改變晶體的長厚比，可以降低橫向運(yùn)用的半波電壓。但由于橫向運(yùn)用必須采取補(bǔ)償措施，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對兩塊晶體的加工精度要求很高，所以， 一般只有在特別需要較低半波電壓的場合才采用。30 B. LiNbO3型晶體的線性電光效應(yīng) ? LiNbO3(鈮酸鋰 )以及與之同類型的 LiTaO3(鉭酸鋰 )、 BaTaO3(鉭酸鋇 )等晶體，為單軸晶體。它們在 ～ 5μm 波長范圍內(nèi)的透過率高達(dá) 98%，光學(xué)均勻性好，不潮解，因此在光電子技術(shù)中經(jīng)常采用。其主要缺點(diǎn)是光損傷閾值較低。 LiNbO3型晶體未加電場時的折射率橢球?yàn)樾D(zhuǎn)橢球 ,即：式中， no和 ne分別為單軸晶體的尋常光和非常光的主折射率。 31 當(dāng)晶體外加電場時，根據(jù)前述的有關(guān)公式及LiNbO3(3m晶類 )型晶體的線性電光系數(shù)矩陣，可以推得：32 由此得到：33 經(jīng)進(jìn)一步推證，即可得到 LiNbO3型晶體外加電場后的感應(yīng)折射率橢球方程：34下面分兩種情況進(jìn)行討論： ?（ 1） .電場在平行于 x3軸的橫向運(yùn)用 當(dāng)外加電場平行于 x3軸時， E1=E2=0， 上式變?yōu)椋核裕?35 該式中沒有交叉項(xiàng)，因此在 E3電場中， LiNbO3型晶體的三個主軸方向不變 ，仍為單軸晶體，只是主折射率的大小發(fā)生了變化，近似為：36 no′ 和 ne′ 為在 x3方向外加電場后，晶體的尋常光和非常光的主折射率，其主折射率之差為：上式等號右邊第一項(xiàng)
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1