電光效應(yīng)及其應(yīng)用ppt課件-文庫吧資料
2025-01-21 04:14本頁面
【正文】 ： 當光路中未插入 1/4 波片時，上式的 φ 即是電光晶體的電光延遲。 ，并與起偏器的偏振軸 P1成 45176。利用電光效應(yīng)實現(xiàn)的調(diào)制叫電光調(diào)制。因為這些晶體在未加電場時，在光學(xué)上是各向同性的，這一點在應(yīng)用上很重要。但是在沒有對稱中心的20 類晶體中，它們的線性電光效應(yīng)遠較二次電光效應(yīng)顯著，所以對于這類晶體的二次電光效應(yīng)一般不予考慮?？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。 ? 這類晶體未加電場時，光學(xué)性質(zhì)是各向同性的，其折射率橢球為旋轉(zhuǎn)球面，方程式為：44 在外加電場后，感應(yīng)折射率橢球變?yōu)椋? 在實際應(yīng)用中，外加電場的方向通常有三種情況：電場垂直于 (001)面 (即沿 x3軸方向 )，垂直于 (110)面和垂直于(111)面。在實際應(yīng)用中應(yīng)注意，外加電場的方向不同 (例如，沿 x1方向或 x2方向 )，其感應(yīng)主軸的方向也不相同。由此可見， 在 LiNbO3型晶體 x1Ox2平面內(nèi)外加電場，光沿 x3方向傳播時， 可以避免自然雙折射的影響，同時半波電壓較低。 由此可得截線方程為：這是一個橢圓方程。 ? 為了求出相應(yīng)于沿 x3方向傳播的光波折射率，根據(jù)折射率橢球的性質(zhì)，需要確定垂直于 x3軸的平面與折射率橢球的截線。39 (2).電場在 x1Ox2平面內(nèi)的橫向運用 這種工作方式是電場加在 x1Ox2平面內(nèi)的任意方向上，而光沿著 x3方向傳播 。該式表明，LiNbO3型晶體 x3軸方向上外加電壓的橫向運用，與 KDP型晶體45176。但 可以橫向運用 ，即光波沿垂直 x3軸的方向傳播。 31 當晶體外加電場時，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下面分兩種情況進行討論： ?（ 1） .電場在平行于 x3軸的橫向運用 當外加電場平行于 x3軸時， E1=E2=0， 上式變?yōu)椋核裕?35 該式中沒有交叉項，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是自然雙折射；第二項是外加電場 E3后的感應(yīng)雙折射，其中 (n3eγ 33n3oγ 13)是由晶體材料決定的常數(shù)，為方便起見，常將其寫成 n3oγ *, γ *=(ne/no)3γ 33γ 13稱為有效電光系數(shù)。其主要缺點是光損傷閾值較低。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。 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。28 與 γ 63縱向運用相比 ,γ 63橫向運用有兩個特點： 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； ii) 橫向運用中存在著自然雙折射作用。 ? 如前所述，當沿 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。 方向。這種工作方式通常對晶體采取 45176。 KD*P 晶體的no = , γ 63 = 10 10cm/V, Uλ/2 = kV。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。 ? 由上式可見， γ 63縱向運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)。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(yīng)，叫 γ 63的縱向運用 。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。 ， 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。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)。45176。 可以看出，這個方程的 x23項相對無外加電場時的折射率橢球沒有變化，說明感應(yīng)折射率橢球的一個主軸與原折射率橢球的 x3軸重合，另外兩個主軸方向可 繞 x3軸旋轉(zhuǎn)得到。 在未加電場時，光沿著 x3方向傳播不發(fā)生雙折射 。14 當晶體 外加電場 時，折射率橢球發(fā)生形變。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。它的主要缺點是 易潮解 。經(jīng)過這些簡化后，只計線性電光效應(yīng)，可得如下結(jié)果：??? ΔBi=γijEj i = 1, 2, …, 6。 2） .非線性電光效應(yīng) 介質(zhì)折射率改變量不僅與外加電場的一次方有關(guān)，而且還與外加電場的二次方（即平方）、三次方、乃至任意的高次方有關(guān)，并且是它們的顯函數(shù)。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(guān)系
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