電光效應(yīng)及其應(yīng)用ppt課件-免費(fèi)閱讀
【正文】 例如，在激光系統(tǒng)中，為了避免光路中各光學(xué)界面的反射光對(duì)激光源產(chǎn)生干擾，可以利用法拉第效應(yīng)制成光隔離器，只允許光從一個(gè)方向通過(guò)，而不允許反向通過(guò)。84圖 522 法拉第效應(yīng) 85 后來(lái)，維爾德 (Verdet)對(duì)法拉第效應(yīng)進(jìn)行了仔細(xì)的研究，發(fā)現(xiàn)光振動(dòng)平面轉(zhuǎn)過(guò)的角度與光在物質(zhì)中通過(guò)的長(zhǎng)度l和磁感應(yīng)強(qiáng)度 B成正比，即：θ =VBl 式中， V是與物質(zhì)性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，叫維爾德常數(shù)。 在右旋晶體中，右旋圓偏振光的傳播速度較快， vR vL (或者 nR nL)； 在左旋晶體中，左旋圓偏振光的傳播速度較快， vL vR (或者 nL nR) 。在實(shí)際應(yīng)用中 ,可以根據(jù)光振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ,確定該溶液的濃度。73 實(shí)驗(yàn)證明，一定波長(zhǎng)的線偏振光通過(guò)旋光介質(zhì)時(shí)，光振動(dòng)方向轉(zhuǎn)過(guò)的角度 θ 與在該介質(zhì)中通過(guò)的距離 l成正比， θ =αl ?比例系數(shù) α 表征了該介質(zhì)的旋光本領(lǐng)，稱為旋光率，它與光波長(zhǎng)、介質(zhì)的性質(zhì)及溫度有關(guān)。相應(yīng)各級(jí)衍射光的頻率為 ω+mΩ ，即衍射光相對(duì)入射光有一個(gè)多普勒頻移。 當(dāng)光通過(guò)有超聲波作用的介質(zhì)時(shí)，相位就要受到調(diào)制，其結(jié)果如同它通過(guò)一個(gè)衍射光柵，光柵間距等于聲波波長(zhǎng)，光束通過(guò)這個(gè)光柵時(shí)就要產(chǎn)生衍射 ,這就是通常觀察到的聲光效應(yīng)。在這種情況下，介質(zhì)之中就會(huì)產(chǎn)生彈性應(yīng)力和彈性形變；與之相應(yīng)，介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)也會(huì)發(fā)生改變。 53 ? 與通常采用的機(jī)械轉(zhuǎn)鏡式光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)相比，電光偏轉(zhuǎn)技術(shù)具有高速、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，因此在光束掃描、光計(jì)算等應(yīng)用中，倍受重視。圖 58 是一種典型的電光強(qiáng)度調(diào)制器示意圖，電光晶體 (例如 KDP晶體 )放在一對(duì)正交偏振器之間，對(duì)晶體實(shí)行縱向運(yùn)用，則加電場(chǎng)后的晶體感應(yīng)主軸 x1′ 、 x2′ 方向，相對(duì)晶軸 x x2方向旋轉(zhuǎn) 45176。 45 晶體的二次電光效應(yīng) 實(shí)驗(yàn)證明，自然界有許多光學(xué)各向同性的固體、液體和氣體在強(qiáng)電場(chǎng) (電場(chǎng)方向與光傳播方向垂直 )作用下會(huì)變成各向異性，而且電場(chǎng)引起的雙折射和電場(chǎng)強(qiáng)度的平方成正比， 這就是眾所周知的 克爾效應(yīng)，或稱為二次電光效應(yīng) 。這只需在上式中令 x3=0 即可。37 LiNbO3型晶體加上電場(chǎng) E3后，由于 x3軸仍為光軸，所以其 縱向運(yùn)用沒(méi)有電光延遲 。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(duì)相位差的穩(wěn)定性影響很大。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(shí)， γ 63貢獻(xiàn)的電光效應(yīng)叫 γ 63的 橫向運(yùn)用 。 方向上的橢圓，如圖 52 所示。 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。 ? KDP晶體是單軸晶體，屬四方晶系。 ? 由空間解析幾何理論，描述晶體光學(xué)各向異性的折射率橢球在直角坐標(biāo)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(méi)有外加電場(chǎng)的晶體折射率橢球記為：則外加電場(chǎng)后，晶體的感應(yīng)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(chǎng)引起的，它應(yīng)與外加電場(chǎng)有關(guān)系。又叫晶體的感應(yīng)各向異性。2Contentsn 電光效應(yīng)n 聲光效應(yīng)n 磁光效應(yīng)（法拉第效應(yīng)）3 電光效應(yīng) 電光效應(yīng)的描述 晶體的線性電光效應(yīng) 晶體的二次電光效應(yīng) 晶體電光效應(yīng)的應(yīng)用舉例 4 電光效應(yīng)的描述 各向同性的、均勻的、線性的、穩(wěn)定光學(xué)介質(zhì)，在不受任何外電場(chǎng)作用時(shí)，其光學(xué)性質(zhì)是穩(wěn)定的。一般情況下， Δ Bij可以表示成 ： 上式中，等號(hào)右邊第一項(xiàng)描述了 Δ Bij與 Ek的線性關(guān)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(xiàng)所描述的電光效應(yīng)叫做 線性電光效應(yīng)， 或普克爾 (Pockels)效應(yīng)；等號(hào)右邊第二項(xiàng)描述了 Δ Bij與外加電場(chǎng)的二次關(guān)系，［ hijpq］ 是四階張量，稱為二次非線性電光系數(shù)，由這一項(xiàng)所描述的電光效應(yīng)叫作 二次電光效應(yīng)，或克爾 (Kerr)效應(yīng) 。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(diǎn)群，其外形如圖 51所示，光軸方向?yàn)?x3軸方向。45176。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(chǎng)平行于 x3軸 (光軸 )，而光也沿x3(x3′) 軸方向傳播時(shí)，由 γ 63貢獻(xiàn)的電光效應(yīng)，叫 γ 63的縱向運(yùn)用 。這種工作方式通常對(duì)晶體采取 45176。 29 經(jīng)比較得到： 顯然，橫向運(yùn)用時(shí)的半波電壓一般均比縱向運(yùn)用時(shí)低，通過(guò)改變晶體的長(zhǎng)厚比，可以降低橫向運(yùn)用的半波電壓。但 可以橫向運(yùn)用 ，即光波沿垂直 x3軸的方向傳播。 由此可得截線方程為：這是一個(gè)橢圓方程?？藸栃?yīng)可以存在于所有電介質(zhì)中，某些極性液體 (如硝基苯 )和鐵電晶體的克爾效應(yīng)很大。 ，并與起偏器的偏振軸 P1成 45176。 為了說(shuō)明電光偏轉(zhuǎn)原理，首
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1