电光调制实验报告
电光调制实验实验报告
电光调制实验实验报告【实验目的】1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法2、学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数3、观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象【实验仪器】铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器【实验内容及步骤】一、调整光路系统1、调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。
在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基本处于一条直线，即使光束通过小孔。
放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。
再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。
2、将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看光束是否在晶体中心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。
3、拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。
光强调到最大，此时晶体偏压为零。
这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。
如图四所示4、旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂直时是互补的。
如图五所示图四图五6、晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。
如图六所示7、改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。
如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。
这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。
二、依据晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。
电光调制实验.doc
其长短半轴的长度 和 分别等于波法线沿 ,电位移图2-1晶体折射率椭球
矢量振动方向分别与 和 平行的两个线偏振光的折射率 和 。显然 、 、 三者互相垂直,如果光波的传播方向 平行于x轴,则两个线偏光波的折射率等于 和 。同样当 平行于y轴和z轴时,相应的光波折射率亦可知。
(14)
通过检偏器出射的光,是这两分量在y轴上的投影之和
(15)
其对应的输出光强 ,可写成
(16)
由式(13)、(16),光强透过率T为
(17)
(18)
由此可见,δ和V有关,当电压增加到某一值时, 、 方向的偏振光经过晶体后产生 的光程差,位相差 ,这一电压叫半波电压,通常用 或 表示。 是描述晶体电光效应的重要参数,在实验中,这个电压越小越好,如果 小,需要的调制信号电压也小,根据半波电压值,可以预计出电光效应控制透过强度所需电压。由式(18)得
当晶体上加上电场后,折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化,椭球的方程变为
(3)
只考虑一次电光效应,式(3)与式(2)相应项的系数之差和电场强度的一次方成正比。由于晶体的各向异性,电场在x、y、z各个方向上的分量对椭球方程的各个系数的影响是不同的,用下列形式表示：
(4)
式(4)是晶体一次电光效应的普遍表达式,式中 叫做电光系数(i=1,2,…,6；j=1,2,3),共有18个,Ex、Ey、EZ是电场E在x、y、z方向上的分量。式(4)可写成矩阵形式：
本实验只做 晶体的横向电光强度调制实验。 晶体属于三角晶系,3m晶类,主轴z方向有一个三次旋转轴,光轴与z轴重合,是单轴晶体,折射率椭球是旋转椭球,其表达式为
(6)
式(6)中 和 分别为晶体的寻常光
电光调制试验
2π
V 1 3 l • ne − no + no r6 z E Z ，又 E Z = ， d 2 λ
π l 3 • no r6 zV 。 λ λ d 上式前項與外加電壓無關，是由 KDP 自然雙折射效應所造成的相位移。其後項才是與外 加電場成正比的電光效應。因為 (ne − no ) 項的存在，使相位差 δ 對溫度極端敏感，故不可單 獨使用。 為了減少 45°－Z 切割 KDP 晶體的橫向效應中，自然雙折射的延遲現象，該種晶體在使用 時，經常成對出現，垂直偏極光與水平偏極光通過此晶體的相位延遲分別為
電光調制實驗-2
近代光學實驗
圖二
EOM 內部結構示意圖
2 2 設光通過 P1 後，強度為 2 AO （即 I in ＝2 AO ） ，當其通過 KDP 晶體後，依垂直與水平兩振
動方向，分成快慢兩個分量，二者間的相位差 δ =
2π
λ
•
l 3 • no r6 zV ，因 Vλ d
2
=
λd
2 ln 3 o r6 z
，則
δ=
V π ……（＊） Vλ 2
落在檢偏鏡上的兩個光波，波方程式可分別表示如下： E Z = AO e iωt ， EY ' = AO e i (ωt −δ ) 。設
通過 P2 後，光的振幅為 E P 2 ，是上述兩個電場在 P2 偏振軸上的分量和，則 E P 2 可表示為： EP2 = A 2 2 AO e iωt − AO e i (ωt −δ ) = o e iωt 1 − e iδ 。光感知器接收到的是光的強度 I out ，則 2 2 2
δ=
2π
•
l 的比值 ， 大幅降低了橫向效應 Vλ 2 的驅動電壓。 d 又因外加電場方向恆與入射光方向垂直，晶體又不需要蒸鍍昂貴的透明電極，使得在實用上
光电调制实验报告
佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日图 1 折射率椭球为椭球三个主轴方向上的折射率，称为主折射率。
当晶体加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球方程变成图2xy坐标系内琼斯矩阵的表达式：图4 线性电光效应振幅调制器的特性曲线(a ) (b )图 6 晶体调制曲线③直流偏压U 0在0伏附近或在πU 附近变化时，由于工作点不在线性工作区，输出波形将失真。
图7 晶体的电光调制实验装配图1/4波片和电光晶体，利用单轴晶体锥光干涉图来调节激光沿晶体光轴入射。
采用光学调节方法使激光与每一个光学元件及晶体同轴等高，让激光束通过各光学元件的中心和晶体的轴心。
固定起偏器于某个位置（如0°），旋转检偏器使其输出消光（起偏器与检偏器的偏振轴方向垂直）信号的两倍时，记下直流电压V1，拍摄调制信号与解调信号波形。
② 保持光路不变，打开高压开光，从零开始逐步增大直流电压，当调信号频率第二次出现倍频失真时，拍摄调制信号与解调信号波形，记下直流电压V2。
由V2V1得到半波电压V ，并与式（29-8）计算的V 理论值比较，计算相对误差。
将光路上的探测器换成功率计，打开电光调制开关（正弦调制开关一定要处于关闭状态），加在晶体上的电压从零开始，逐渐增大，加在晶体上的电压有电源面板上的数字表读出，每隔20V 记录一次功率计上面的读数，将数据填入表，作出调制曲线。
求出半波电压πU 。
（输出的光强将会出现极小值和极大值，相邻的极小值和极大值对应的直流电压之差即使半波电压πU ）（2）用4λ波片改变工作点，观察输出特性关闭晶体的直流电压，在晶体和偏振片之间放入1/4波片。
绕光轴缓慢旋转1/4波片，当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴x '、y '方向时，输出光线性调制；当波片的快慢轴分别平行于晶体的x 、y 轴时，输出光出现“倍频”失真。
1/4波片旋转一周，将出现四次线性调制和四次倍频失真，拍摄线性调制和倍频失真时调制信号与解调信号波形。
光调制演示实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光调制的原理和过程。
2. 学习使用光调制器进行信号调制。
3. 分析调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 掌握光调制在通信系统中的应用。
二、实验原理光调制是利用光波来携带信息的一种技术，它通过改变光波的某一参数（如幅度、频率、相位等）来实现信息的传输。
本实验中，我们主要研究幅度调制（AM）和频率调制（FM）两种调制方式。
1. 幅度调制（AM）：在AM调制中，信息信号（如声音、图像等）与载波信号相乘，产生一个调制信号。
调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
2. 频率调制（FM）：在FM调制中，信息信号与载波信号的频率相乘，产生一个调制信号。
调制信号的频率随信息信号的变化而变化，而幅度和相位保持不变。
三、实验仪器与设备1. 光源：激光器或LED光源2. 调制器：光调制器（如光强度调制器、相位调制器等）3. 信号发生器：用于产生信息信号4. 光探测器：用于检测调制后的光信号5. 数据采集与分析系统：用于分析调制信号的频率、幅度和相位变化四、实验步骤1. 搭建实验系统：将光源、调制器、信号发生器、光探测器和数据采集与分析系统连接成一个完整的实验系统。
2. 进行幅度调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行AM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
3. 进行频率调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。
b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行FM调制。
c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。
4. 分析实验数据：使用数据采集与分析系统对实验数据进行处理和分析，得到调制信号的频率、幅度和相位变化曲线。
五、实验结果与分析1. 幅度调制实验结果：实验结果显示，调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。
3晶体的电光效应与电光调制_实验报告
晶体的电光效应与光电调制实验目的：1) 研究铌酸锂晶体的横向电光效应，观察锥光干涉图样，测量半波电压； 2) 学习电光调制的原理和试验方法，掌握调试技能； 3) 了解利用电光调制模拟音频通信的一种实验方法。
实验仪器：1) 晶体电光调制电源 2) 调制器 3) 接收放大器实验原理简述：某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将随着外加电场的变化而变化，这种现象称为光电效应。
晶体外加电场后，如果折射率变化与外加电场的一次方成正比，则称为一次电光效应，如果折射率变化与外加电场的二次方成正比，则称为二次电光效应。
晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应 1、 电光调制原理 1) 横向光电调制如图入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x 轴的线偏振光，他在晶体感应轴x ’,y’上的投影的振幅和相位均相等，分别设为wt A e x cos 0'= wt A e y cos 0'=用复振幅表示，将位于晶体表面（z=0）的光波表示为A E x =)0(' A E y =)0(' 所以入射光的强度为 22'2'2)0()0(A E E E E I y x i =+=•∝ 当光通过长为l 的电光晶体后，x’,y’两分量之间产生相位差 A l E x =)(' δi y Ae l E -=)('通过检偏器出射的光，是这两个分量在y 轴上的投影之和()1245cos )()('0-=︒=-δδi i y y eA e l E E其对应的输出光强I t 可写为 ()()[]2sin 2*2200δA E E I y y t =•∝由以上可知光强透过率为2sin 2δ==i t I I T 相位差的表达式 ()dlVr n l n ny x 2230''22λπλπδ=-=当相位差为π时 ⎪⎭⎫ ⎝⎛=l d r n V n 22302λ由以上各式可将透过率改写为 ()wt V V V V VT m sin 2sin 2sin 022+==ππππ可以看出改变V0或Vm ，输出特性将相应变化。
实验二电光调制实验
一、實驗目的：1.了解熟悉電光效應(Electro-Optical Effect)。
2.接觸非線性光學（Nonlinear Optics）題材。
二、實驗內容：1.KDP光調製(EOM)組基本特性的測量。
2.EOM對頻率的響應。
三、實驗器材：1.He-Ne laser2.Polarizer (P1, P2)3.Pockels cell (內為KDP晶體)4.高壓電源供應器5.光度計6.光具座7.示波器8.波形產生器9.信號放大器 (OP amp)四、原理：1.電光晶體中的折射率分布可用橢球表示如下2.若外加電場，則會使折射率改變，方程式必須改變為3.外加電場與折射率的關係可用矩陣表示如r ij為電光係數4.利用晶體的對稱性可使多個電光係數為零，故矩陣成為5.若電場只加在Z軸上，則橢球方程式為：由此可知外加電場在Z軸上，會使橢球繞Z軸轉動一個角度θ，X軸及Y 軸轉到了X’及Y’6.其中座標轉換的關係式為7.代入橢球方程式若θ＝45°8.與正橢球比較由近似可得------（*）9. 橫向效應用45°-Z 切割的晶體，在Z 軸加上電場使晶體成為電致雙晶軸晶體。
因晶體是45°切割，所以新建立的光軸X ’、Y ’就是立方體的邊。
將一平面偏極光垂直Y ’Z 平面入射，因偏振面與Z 軸夾了45°角且'Y Z n n ，因此光波會被分成E z 及E Y ’兩個分量。
在通過晶體之後，兩分量之間的相位差為將（*）代入式子的第一項是晶體的自然雙折射效應所造成的相位移，其對溫度極敏感，所以一般我們都是將此種晶體成對使用。
圖1 KDP 自然雙折射的利用裝置圖10.垂直偏極光與水平偏極光通過晶體之後所造成的相位延遲為其相位差為因此只要提高dl的值即可降低趨動電壓，且外加電場與入射光方向垂直，所以不需用到透明電極，可大幅降低成本。
五、 裝置圖：1. KDP 光調製(EOM)組，基本特性的測量：圖2電光調制實驗裝置圖2. 加補償器之裝置圖圖3 加補償器的裝置圖六、實驗步驟：1.KDP光調製（EMO）組，基本特性量測：(1)依照圖2.1的次序，將各光學元件與電路安裝完成，且完成光學路徑的準直工作。
电光调制实验报告误差分析
电光调制实验报告误差分析
电光调制实验是一种常见的光学实验，在实验测量过程中难免会出现误差。
常见的误差包括系统误差和随机误差。
系统误差主要来自于实验仪器、测量方法和实验人员等方面的不确定性，例如电光调制器的偏置电压的精度、光路的稳定性、探测器的灵敏度等。
系统误差具有一定的规律性，可以通过对实验仪器的校准和测量方法的改进来减小。
随机误差是由一系列不可预测的因素导致的误差，例如环境条件的变化、仪器的波动、人为误差等。
随机误差是不可避免的，但可以通过多次测量并取平均值来降低其影响。
在进行电光调制实验时，还需注意实验得到的原始数据是否有效、是否存在异常值等。
在数据处理过程中应该排除这些无效数据，并对数据进行平滑处理和误差分析。
此外，还需要注意实验的恒定条件，例如光源的稳定性和干扰物的消除等。
总之，电光调制实验中的误差分析应该综合考虑系统误差和随机误差，正确处理实验数据并减小误差的影响。
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电光调制实验报告
电光调制实验报告
引言
电光调制是一种利用电场对光进行调制的技术，广泛应用于通信、光学传感和光学信息处理等领域。
本实验旨在通过搭建电光调制实验装置，探究电场对光的调制效果，并分析其应用前景。
实验装置
本次实验所使用的电光调制实验装置包括：光源、偏振器、电光调制器、光电探测器和示波器。
其中，光源发出的光经过偏振器后，进入电光调制器，在电场的作用下发生相位差变化，最后通过光电探测器转化为电信号，再经示波器显示出来。
实验步骤
1. 将光源、偏振器、电光调制器、光电探测器和示波器依次连接起来，确保电路连接正确。
2. 调整偏振器的角度，使得光通过电光调制器时，其电场与电光调制器的极化方向垂直。
3. 打开光源和示波器，调节示波器的参数，观察示波器上的波形变化。
4. 改变电光调制器的电压，观察示波器上的波形变化，并记录下来。
5. 重复步骤4，但同时改变偏振器的角度，观察示波器上的波形变化，并记录下来。
实验结果与讨论
通过实验观察和记录，我们可以得到以下结论和讨论：
1. 电场对光的调制效果：
随着电光调制器电压的增加，示波器上的波形振幅逐渐增大，说明电场对光的
幅度进行了调制。
这说明电光调制器能够通过改变电场的强度来调制光的强度。
2. 电场对光的相位调制效果：
通过改变电光调制器的电压和偏振器的角度，我们可以观察到示波器上的波形
发生相位差的变化。
这说明电光调制器能够通过改变电场的强度和方向来调制
光的相位。
3. 电光调制器的应用前景：
电光调制技术在通信领域有着广泛的应用前景。
通过调制光的幅度和相位，可
以实现光信号的调制和解调，从而实现高速、大容量的光通信。
此外，电光调
制器还可以用于光学传感和光学信息处理等领域，提高系统的灵敏度和可靠性。
结论
通过电光调制实验，我们深入了解了电场对光的调制效果，并探讨了其应用前景。
电光调制技术在通信、光学传感和光学信息处理等领域具有重要的应用价值，为实现高速、大容量的光通信提供了有力支持。
随着科技的不断发展，电
光调制技术将进一步完善和应用，为人们的生活和工作带来更多便利与可能性。