晶体的电光效应14新版

晶体的电光效应

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四、数据处理。

1.极值法测定LN 晶体的半波电压：

P/mV V/V Pmin=0.007 Vmax=31 Pmax=0.808

Vmin=638 由此可得

max

min 638631607V V V

V V

V π=-=-=

相对误差

00

||

100%13.3%

V V V

πη-=

⨯=

晶体基本物理量：

d

l

λ

22γ

0n

5mm 30mm

632.8nm

-126.8

10/m V ⨯

2.286

由3022()2d

V n l πλγ=

得：12

322()7.08/0102

d m V l

V n π

λγ-==⨯ 2.动态法测定LN 晶体的半波电压： （1）V=342V 时出现信号幅度最大

（2）V=626V 时出现倍频失真

（3）V=1249V 时出现倍频失真

半波电压V π=1249V-626V=623V 相对误差 00

||

100%11.0%V V V

πη-=

⨯=

晶体基本物理量：

d l λ

22γ 0n

5mm 30mm 632.8nm -126.810/m V ⨯ 2.286

由3022()2d

V n l πλγ=

得：12

322()7.08/0102

d m V l

V n π

λγ-==⨯

3.用1/4波片改变工作点，观察转角并总结规律 （1）倍频失真 次数 1 2

3 4 转角θ 89.5°

359°

269.5°

179°

次数 1 2 3 4 转角△θ 90.5°

89.5°

90.5°

89.5°

（2）幅度最大 次数 1 2 3 4 转角θ 40.5°

139.5°

229°

319°

次数 1 2 3 4 转角△θ

91°

89.5°

90°

89.5°

（3）规律

从以上数据可以看出：两张现象均是在1/4波片转过90°左右时重复出现，其中倍频出现时相差角度更接近90°。

从大小来看，本实验中出现倍频失真的角度大于幅度最大时波片的角度。

3. 1> 1/4波片测量半波电压 θ 30° 90° 150° 210° 270° V1/V 291 623 376 296 610 V2/V 909 1226 1020 949 1208 V π/V

618

603

644

654

598

(618603644654598)

623.45V V

V π

++++=

=

不确定度：

2

()10.93818997823745

()

a i V

V V U V ππ=

=⨯∑-

所以

()(621)10U V V V ππ±=±⨯

2> 晶体基本物理量：

d

l

λ

22γ

0n

5mm

30mm

632.8nm

-126.810/m V ⨯

2.286

12

3

22

()7.08/0102d m V l

V n π

λ

γ

-=

=⨯

相对误差

022220

22

||

100% 4.12%

γγηγ-=

⨯=

5.用相位补偿法测量晶体快慢轴的相位差 1 2 3 4

5 V1/V 610 623 895 599 427 V2/V 935 913 124

6 933 742 |V1-V2|/V

325 290 351 334 315 12/180

V V V V π

ϕ-=

93.9° 83,8

101.4

96.5

91.0

5

1

193.12

5i i ϕϕ===∑

不确定度计算：

2

(|12||12|)

(|12|)10.15381754

a V V V V U V V V

----=

=⨯∑

12180

V V V π

ϕ=

-

则

22

2

()()

(|12|)[

][] 3.610|12|

U V U U V V V V V ππϕϕ

--=+=⨯-

()

() 3.35

U U ϕϕϕϕ

=

⨯=

所以，最终结果为：

()(933)U ϕϕ±=

±

五、实验课后思考题

1.铌酸锂在施加电场前后有什么不同？是否都存在双折射现象？

答：铌酸锂在未施加电场时是单轴晶体，不存在双折射，施加电场后铌酸锂为双轴晶体，存在双折射。

2.为什么1/4波片也可以改变电光晶体的工作点？ 答：1/4波片是一块具有特定厚度的双轴晶体，光线透过1/4波片后会分解为o 光和e 光，两者的相位差为2

π

δ=

。将1/4波片引起的相位差考虑之后可得光强透过率：

22sin (sin )sin (sin )222m m V V T t V t V V π

πππδπωδωπ

=+=+

当起始光偏振方向垂直于1/4波片的光轴时，透射光全为o 光，此时δ=0，代入上式可

得：

1

(1sin )sin 2m m V T t V t V π

πωω≈+∝

此时调制器输出的波形和调制信号的频率相同，即线性调制。

旋转1/4波片，当起始光偏振方向平行于1/4波片的光轴时，透射光全为e 光，此时

2

π

δ=

，代入上式可得：

211()(1cos 2)cos 28m V

T t t V π

πωω=--∝

这时输出光的频率是调制信号的两倍，即产生“倍频”失真。 因此，旋转1/4波片可以改变电光晶体的工作点。

3.半波电压如何测量？本试验有几种测量的方法？操作有什么特点？ 答：本实验有两种方法测量半波电压，一种是调制法测定半波电压，一种是极值法测定半波电压。其特点为：前者是通过示波器观察输入输出波形特点来测定半波电压，后者是通过检测透射光强的极大值和极小值来测定半波电压。其中，调制法的测量精度更高。