電光效應及其應用ppt課件-在線瀏覽
2025-03-04 04:14本頁面
【正文】 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 ” 。當電光延遲 φ =π 時，相應于兩個偏振光分量的光程差為半個波長，相應的外加電壓叫半波電壓，以 Uπ 或 Uλ/2 表示。 例如，在 λ = 的情況下， KDP晶體的 no=, γ 63 = 10 10cm/V， Uλ/2 = kV。25 ② .光沿 x2′( 或 x1′) 方向傳播 當外加電壓平行于 x3′ 軸方向，光沿 x2′( 或 x1′) 軸方向傳播時， γ 63貢獻的電光效應叫 γ 63的 橫向運用 。 x3切割，即如圖 53 所示，晶片的長和寬與 x x2軸成 45176。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。 得到，因此，光沿感應折射率橢球的主軸方向 x2′ 傳播時，相應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橫向運用的 KDP晶片27 上式中，等號右邊第一項表示由 自然雙折射 造成的相位差；第二項表示由 線性電光效應 引起的相位差。由于自然雙折射 (晶體的主折射率 no、 ne)受溫度的影響嚴重，所以對相位差的穩(wěn)定性影響很大。但由于橫向運用必須采取補償措施，結(jié)構(gòu)復雜，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。它們在 ～ 5μm 波長范圍內(nèi)的透過率高達 98%，光學均勻性好，不潮解，因此在光電子技術(shù)中經(jīng)常采用。 LiNbO3型晶體未加電場時的折射率橢球為旋轉(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。37 LiNbO3型晶體加上電場 E3后，由于 x3軸仍為光軸，所以其 縱向運用沒有電光延遲 。 當光波沿 x1軸 (或 x2軸 )方向傳播時，出射沿 x2軸和 x3軸(或沿 x1軸和 x3軸 )方向振動的二線偏振光之間，將產(chǎn)生受電場控制的相位差：38 其中， l為光傳播方向上的晶體長度； d為電場方向上的晶體厚度； U3為沿 x3方向的外加電壓。 x3切片的 γ 63橫向運用類似，有 自然雙折射的影響 。此時， E E2≠0, E3=0， 經(jīng)計算可得感應折射率橢球為：40 顯然， 外加電場后，晶體由單軸晶體變成了雙軸晶體。這只需在上式中令 x3=0 即可。41 當光沿 x3方向傳過 l距離后，由于線性電光效應引起電光延遲為：42 相應的半波電壓為：式中， l是光傳播方向上晶體的長度； d為外加電場方向上晶體的厚度。 因此，一般情況下，若用 LiNbO3晶體作電光元件，多采用這種工作方式。43C. GaAs、 BGO型晶體的線性電光效應 ? ? GaAs(砷化鎵 )晶體屬于 43 m晶體點群，這一類晶體還有InAs(砷化銦 )、 CuCl(氯化銅 )、 ZnS(硫化鋅 )、 CdTe(碲化鎘 )等； BGO(鍺酸 )晶體屬于 23晶體點群，這一類晶體還有BSO(硅酸 )等，它們都是 立方晶體 ，在電光調(diào)制、光信息處理等領域內(nèi)，有著重要的應用。 45 晶體的二次電光效應 實驗證明，自然界有許多光學各向同性的固體、液體和氣體在強電場 (電場方向與光傳播方向垂直 )作用下會變成各向異性，而且電場引起的雙折射和電場強度的平方成正比， 這就是眾所周知的 克爾效應，或稱為二次電光效應 。46 所有晶體都具有二次電光效應。在具有對稱中心的晶體中，它們最低階的電光效應就是二次電光效應，但我們感興趣的只是屬于立方晶系的那些晶體的二次電光效應。47 晶體電光效應的應用 ? 將信息電壓 (調(diào)制電壓 )加載到光波上的技術(shù)叫光調(diào)制技術(shù)。圖 58 是一種典型的電光強度調(diào)制器示意圖，電光晶體 (例如 KDP晶體 )放在一對正交偏振器之間，對晶體實行縱向運用，則加電場后的晶體感應主軸 x1′ 、 x2′ 方向，相對晶軸 x x2方向旋轉(zhuǎn) 45176。 夾角。由此可以求得，有：于是：稱 I/I0為光強透過率 (%)，它隨外加電壓的變化如圖 59所示。 ? 如果在光路中插入 1/4波片，則光通過調(diào)制器后的總相位差是 (π/2+ φ )， 因此，通過檢偏器輸出的光強 I與通過起偏器輸入的光強 I0之比變?yōu)椋?2工作點由 O移到 A點。 53 ? 與通常采用的機械轉(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，因此在光束掃描、光計算等應用中，倍受重視。 如圖 510所示，設入射波前與光楔 ABB′ 的 AB面平行，由于光楔的折射率 n1， 所以 AB面上各點的振動傳到A′ B′(∥ AB)面上時，通過了不同的光程：54 由 A到 A′, 整個路程完全在空氣中 ,光程為 l；由 B到B′, 整個路程完全在玻璃中 ,光程為 nl； A和 B之間的其它各點都通過一段玻璃 ,例如 ,由 C到 C′, 光程為 nl′+( ll′)= l+(n1)l′ 。因此，透射波的波陣面發(fā)生傾斜，偏角為 θ ， 由下式?jīng)Q定：55圖 510 光束通過光楔的偏轉(zhuǎn) 56圖 511 雙 KDP楔 形棱鏡偏轉(zhuǎn)器 57 電光偏轉(zhuǎn)器就是根據(jù)上述原理制成的?，F(xiàn)若光線沿 x2′ 軸方向入射 ,
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