铌酸锂晶体横向电光调制实验
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。
铌酸锂晶体的横向电光效应V0培训讲学
铌酸锂晶体的横向电光效应研究1实验要求1研究内容1.1熟悉沿光轴条件下铌酸锂晶体的横向电光效应。
1.2研究近轴条件下铌酸锂晶体的横向电光效应，对铌酸锂晶体的电光效应进行理论推导，分析降低晶体驱动电压的方法。
1.3研究非近轴条件下铌酸锂晶体的横向电光效应，分析入射角对晶体电光效应的影响，进行数值仿真。
2成果形式2.1采用理论分析与数值仿真结合的方式，研究结果以图表的形式给出。
2.2完成课题研究报告。
2背景介绍铌酸锂( LINBO3) 晶体作为一种优良的横向电光调制材料，具有驱动电压低、插入损耗小、光谱工作范围宽、消光比高和易于大规模生产等优点，在光通信、光信号传输、电光开关等领域得到了广泛的应用。
理想情况下光线沿着铌酸锂晶体的光轴方向传播，并且在理论分析时不考虑自然双折射的影响，但是，实际应用中光线与光轴完全校准是不可能实现的，这就会造成理论与实际之间存在误差。
分析铌酸锂晶体在近轴及非近轴情况下的横向电光效应，对于利用角度调节以改善其电光性能具有指导意义。
同时，近轴及非近轴条件下晶体的电光特性对既需要利用晶体双折射效应进行分束或者合束，又需要利用其电光效应产生附加相移的新型电光器件来说是至关重要的。
3基础知识研究铌酸锂晶体的横向电光效应，涉及到光的偏振、双折射及晶体的电光效应等较为基础的知识，为了更加深入地理解电光效应，更加透彻地分析不沿光轴条件下铌酸锂晶体的横向电光效应，对该问题所涉及一系列基础知识进行复习整理，如下所示。
1光的偏振1.1电磁波是横波，具有偏振现象，这是许多的光学现象的重要基础，包括电光效应。
1.2对人眼、照相底片及光电探测器起作用的是电磁波中的电场强度E，因此常把电矢量E称为光矢量，把E的振动称为光振动。
在讨论光振动的性质时，只需要考虑电矢量E即可。
1.3完全偏振光包括线偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光，可用如下模型描述（图中给出了线偏振光的例子，线偏振光的例子里x、y方向的振动无相位差）：1.4马吕斯定律：一束线偏振光与偏振片透光轴夹角为θ，这束偏振光透过偏振片后的振幅及光强与夹角θ之间的数学关系为2双折射2.1基本概念当光线从空气进入某些晶体时，这些晶体会使一条单色的入射光线分成两条折射光线，这种现象称为双折射。
铌酸锂晶体电光调制器的性能测试_OK
铌酸锂（LiNbO 3）晶体电光调制器的性能测试铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。
电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。
有些晶体部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。
铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。
【实验目的】1•了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能.2.掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法3.观察电光调制现象【实验仪器】1.激光器及电源2 .电光调制器（铌酸锂）3.电光调制器驱动源4.检流计5.示波器6.音频输出的装置7.光具台及光学元件【实验原理】1.电光效应原理某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。
这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。
折射率N和外电场E的关系如下：2 二rE RE2上上（1）n n°式中，n o为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r是线性电光系数，R是二次电光系数。
通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。
其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。
只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。
目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E的二次项和高次项。
因此（1）式为：n 。
利用电光效应可以控制光的强度和位相，其在光电技术中得到广泛的应用，如激 光通讯、激光显示中的电光调制器、激光的 Q 开关、电光偏转等。
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。
实验六铌酸锂晶体横向电光调制实验
实验六铌酸锂晶体横向电光调制实验实验六铌酸锂晶体横向电光调制实验一、实验目的:1、了解电光调制的基本原理及铌酸锂晶体横向调制的基本机构。
2、掌握铌酸锂电光调制器的调试方法并测量和计算晶体的特性参数。
二、实验仪器: 晶体电光调制器，电光调制电源，He-Ne激光器，双线示波器和万用表等。
三、实验原理:1、激光调制激光调制，就是以激光作载波，将要传输的信号加载于激光辐射的过程。
分为内调制和外调制。
内调制是加载调制信号在激光振荡器的过程中进行的，按调制信号的规律改变振荡参数，从而改变激光的输出特性并实现调制。
外调制是指加载调制信号在激光形成之后进行，其方法是在激光器谐振腔外的电路上放置调制器，调制器上加调制信号电压，使调制器的物理特性(如电光调制效应等)发生相应的变化，当激光通过时即得到调制。
其中强度调制是激光是使激光载波的电矢量平方比例于调制信号。
因为对光的调制比较容易实现，而且光接受器通常都是根据它所接收的光辐射功率而产生相应的电信号的，因此，强度调制是各种激光调制方法中用的比较多的一种。
电光强度调制器是利用某些晶体的电光效应，在晶体上加调制信号电压后，通过晶体的激光束的振幅或相位就随着信号电压而变化。
2、铌酸锂晶体的一次电光效应给晶体外加电场时，晶体的折射率将发生变化，这种现象成为电光效应。
外电场E引起的折射率变化关系式为:2???????? (1) n,n，aE，bE，0n其中a、b为常数，是E=0时的折射率。
由一次项引起的折射率变aE038化的效应，称为一次电光效应或电光效应，也称普朗克(Pokell)效应。
一次2电光效应只存在于二十类无对称中心的晶体中。
由二次项引起的折射率变bE 化的效应，称为二次电光效应也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应，二次电光效应则可能存在于任何物质中。
一般一次电光效应要比二次电光效应显著的多。
电光效应在工程技术中有着广泛的应用。
通常用折射率椭球的变化来分析。
晶体在未加电场时的折射率椭球方程为:222xyz (2) ，，,1222nnnxyz式中n、n、n分别为三个主轴x、y、z上的主折射率。
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21 电光调制
示波器
图 4 系统连接方法
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图 5 信号源面板 其中，信号源面板如图 5 。在信号源面板上， “波形切换”开关用于选择输出正弦波或是方波， “信 号 输 出 ”口 用 于输 出 晶体 调 制 电压 ， 若“ 高 压输 出 开 关” 拨 向上 为 打开 ， 拨 向下 为 关闭 。 如果 拨 向 上 那么输出的调制电压上就会叠加一个直流偏压，用于改变晶体的调制曲线， “音频选择”开关用于选 择 调制信号为正弦波还是外接音频信号， “探测信号”口接光电探测器的输出，对探测器输入的微弱信 号 进行处理后通过“解调信号”口输出，连接至有源扬声器上。 在具体的连接中， “信号输出”的 CH1 与 CH2 输出的信号完全一样，将一个输出连接示波器，另一 个 输 出 连接 电 光调 制 器。 在 观 察电 光 调制 现 象时 ， 需 要使 用 一个 带 衰减 的 探 头， 连 接时 ， 探头 的 黑 色 鳄鱼夹连接至前面两根线的黑色鳄鱼夹，探针接红色鳄鱼夹（在测量时，探头应 10 倍衰减） 。硅光 电 探测器通过一根两端都是 BNC 头的连接线连接至示波器上。在进行音频实验时，则不需要示波器， 且 硅 光 电 探测 器 连接 至 信号 源 “ 探测 信 号” 口 ， “解 调 信 号” 接 至有 源 音箱 。 “ 音频 输 入” 接 外加音 频 信 号。 2. 光路 准直 打 开 激 光 器电 源 ，调 节光 路 ， 保 证光 线 沿光 轴通 过 。 在 光路 调 节过 程中 ， 先 将 波片 ， 起偏 器和 检 偏 器 移 走， 调 整激 光 管， 电 光 晶体 和 探测 器 三者 的 相 对位 置 ，使 激 光能 够 从 晶体 光 轴通 过 ；调 整 好 之 后 ， 再 将波 片 ，起 偏 器和 检 偏 器放 回 原位 ， 再调 节 它 们的 高 度， 因 为它 们 的 通光 孔 很大 ， 调节 相 对 容 易。调节完毕后，锁紧滑动座和固定各部件。 3. 1/4 波片对调 制的影响 将 信 号 源 输出 的 正弦 波信 号 加 在 晶体 上 ，并 将探 测 器 输 出的 信 号接 到示 波 器 上 ，调 节 波片 ，观 察 输 出 信 号的 变 化， 记 下调 节 最 佳时 输 出信 号 的幅 值 ； 改变 信 号源 输 出信 号 的 幅值 与 频率 ， 观察 探 测 器 输出信号的变化；去掉 1/4 波片，加上直流偏压，改变其大小，观察输出信号的变化，并与加波片 的 情况进行比较。 4. 静态 特性曲线测量 测量晶体的半波电压采用极值法，即晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大逐
铌酸锂晶体电光调制器的性能测试---OK
铌酸锂(LiNb03)晶体电光调制器的性能测试铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。
电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。
有些晶体内部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。
铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。
【实验目的】1．了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能．2. 掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法3. 观察电光调制现象【实验仪器】1．激光器及电源2．电光调制器(铌酸锂) 3．电光调制器驱动源 4. 检流计 5．示波器6．音频输出的装置 7．光具台及光学元件【实验原理】1．电光效应原理某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。
这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。
折射率N 和外电场E 的关系如下：++=-220211RE rE n n (1)式中，0n 为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r 是线性电光系数，R 是二次电光系数。
通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。
其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。
只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。
目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E 的二次项和高次项。
因此（1）式为：rE n n n =-=∆202211}1( (2)利用电光效应可以控制光的强度和位相，其在光电技术中得到广泛的应用，如激光通讯、激光显示中的电光调制器、激光的Q 开关、电光偏转等。