《電光效應及其應用》ppt課件-全文預覽
【正文】 光系數(shù)的分量數(shù)由張量表示時的 81 個減少為 36 個。光學性質的變化，主要表現(xiàn)在介質折射率的改變上，并且折射率的改變量與外力在介質內所產(chǎn)生的張應力的大小密切相關、并且是張應力的顯函數(shù)。圖 511 是一種由兩塊 KDP楔形棱鏡組成的雙 KDP楔形棱鏡偏轉器 ,棱鏡外加電壓沿著圖示 x3方向 ,兩塊棱鏡的光軸方向 (x3)相反,x1′ 、 x2′為感應主軸方向。 為了說明電光偏轉原理，首先看一下光束通過玻璃光楔的偏轉原理。 50圖 59 透過率與外加電壓關系圖 51 如果外加電壓是正弦信號：則透過率為： 該式說明，一般的輸出調制信號不是正弦信號，它們發(fā)生了畸變，如圖 59 中曲線 3 所示。 ，并與起偏器的偏振軸 P1成 45176。因為這些晶體在未加電場時，在光學上是各向同性的，這一點在應用上很重要?？藸栃梢源嬖谟谒须娊橘|中，某些極性液體 (如硝基苯 )和鐵電晶體的克爾效應很大。在實際應用中應注意，外加電場的方向不同 (例如，沿 x1方向或 x2方向 )，其感應主軸的方向也不相同。 由此可得截線方程為：這是一個橢圓方程。39 (2).電場在 x1Ox2平面內的橫向運用 這種工作方式是電場加在 x1Ox2平面內的任意方向上，而光沿著 x3方向傳播 。但 可以橫向運用 ，即光波沿垂直 x3軸的方向傳播。其主要缺點是光損傷閾值較低。 29 經(jīng)比較得到： 顯然，橫向運用時的半波電壓一般均比縱向運用時低，通過改變晶體的長厚比，可以降低橫向運用的半波電壓。 ? 如前所述，當沿 x3方向外加電壓時，晶體的感應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 45176。這種工作方式通常對晶體采取 45176。由此可以求得半波電壓為：24 它只與材料特性和波長有關，在實際應用中，它是表征晶體電光效應特性的一個很重要的物理參量。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貢獻的電光效應，叫 γ 63的縱向運用 。 ， 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。45176。 在未加電場時，光沿著 x3方向傳播不發(fā)生雙折射 。屬于這一類型的晶體還有 ADP(磷酸二氫氨 )、 KD*P(磷酸二氘鉀 )等，它們同為42 m晶體點群，其外形如圖 51所示，光軸方向為 x3軸方向。經(jīng)過這些簡化后，只計線性電光效應，可得如下結果：??? ΔBi=γijEj i = 1, 2, …, 6。一般情況下， Δ Bij可以表示成 ： 上式中，等號右邊第一項描述了 Δ Bij與 Ek的線性關系， ［ ］是三階張量，稱為 線性電光系數(shù)線性電光系數(shù) ，由這一項所描述的電光效應叫做 線性電光效應， 或普克爾 (Pockels)效應；等號右邊第二項描述了 Δ Bij與外加電場的二次關系，［ hijpq］ 是四階張量，稱為二次非線性電光系數(shù)，由這一項所描述的電光效應叫作 二次電光效應，或克爾 (Kerr)效應 。6 由前面的討論已知，光在晶體中的傳播規(guī)律遵從光的電磁理論，利用折射率橢球可以完整而方便地描述出表征晶體光學特性的折射率在空間各個方向的取值分布。2Contentsn 電光效應n 聲光效應n 磁光效應（法拉第效應）3 電光效應 電光效應的描述 晶體的線性電光效應 晶體的二次電光效應 晶體電光效應的應用舉例 4 電光效應的描述 各向同性的、均勻的、線性的、穩(wěn)定光學介質，在不受任何外電場作用時，其光學性質是穩(wěn)定的。第 5章 晶體的感應雙折射1n 自然雙折射：由于晶體結構自身的各向異性決定，光在其內傳播時產(chǎn)生的雙折射現(xiàn)象。又叫晶體的感應各向異性。 介質在足夠強的外電場作用下，其光學性質發(fā)生改變（即折射率發(fā)生變化）的這一現(xiàn)象，叫做電致感應雙折射，或者稱為電光效應。 ? 由空間解析幾何理論，描述晶體光學各向異性的折射率橢球在直角坐標系 (Ox1x2x3)中的一般形式為：7若令：則折射率橢球的表示式為：如果將沒有外加電場的晶體折射率橢球記為：則外加電場后，晶體的感應折射率橢球可記為： 8 則折射率橢球的變化，可以很方便地用系數(shù)的變化 Δ Bij 描述，上式可寫成 ： 在這里，僅考慮 Δ Bij是由外加電場引起的，它應與外加電場有關系。 101. 線性電光系數(shù)對于線性電光系數(shù)［ γijk］， 因其前面兩個下標 i, j互換時，對［ ΔBij］ 沒有影響，所以也可將這兩個下標簡化為單個下標。 ? KDP晶體是單軸晶體，屬四方晶系。通過查閱手冊，可以得到 KDP(42 m晶類 )型晶體的線性電光系數(shù)矩陣其［ Δ Ｂ i］ 為：15 因此：16由此，可得 KDP型晶體的感應折射率橢球表示式：17 (2) 外加電場平行于光軸的電光效應 相應于這種工作方式的晶片是從 KDP型晶體上垂直于光軸方向 (x3軸 )切割下來的， 通常稱為 x3 切割晶片。 假設感應折射率橢球的新主軸方向為 ， 則由 構成的坐標系可由原坐標系 (Ox1x2x3)繞 x3軸旋轉 α 角得到：19 因為 γ 6 E3不為零，只能是： cos（ 2α ） sin
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