1、電光(dingung)調(diào)制實(shí)驗(yàn)Electro-optic modulation 共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shyn)目的掌握晶體電光調(diào)制(tiozh)的原理和實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)電光調(diào)制原理中的有關(guān)物理量進(jìn)行定性或定量分析。共十八頁(yè)電光調(diào)制(tiozh)原理簡(jiǎn)介電光調(diào)制是激光調(diào)制的一種。激光具有良好的相干性，要用激光作為傳遞信息的工具,首先要解決如何將傳輸信號(hào)(xnho)加到激光上去的問(wèn)題,我們把信息加載于激光的過(guò)程稱(chēng)為激光調(diào)制。 激光調(diào)制的方法很多,如機(jī)械調(diào)制、電光調(diào)制、聲光調(diào)制、磁光調(diào)制等.其中電光調(diào)制器開(kāi)關(guān)速度快,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.因此,在激光調(diào)制技術(shù)及混合型光學(xué)雙穩(wěn)器件等方面有廣泛的應(yīng)用。共十八頁(yè)電光調(diào)制(tio

2、zh)原理簡(jiǎn)介電光(dingung)調(diào)制的物理基礎(chǔ)電光效應(yīng)某些晶體在外加電場(chǎng)的作用下，其折射率隨外加電場(chǎng)的改變而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為電光效應(yīng)。本實(shí)驗(yàn)使用鈮酸理（LiNbO3 ）晶體作電光介質(zhì)。 共十八頁(yè)電光調(diào)制(tiozh)原理簡(jiǎn)介 電光調(diào)制(tiozh)系統(tǒng)的工作原理：由激光器發(fā)出的激光經(jīng)起偏器P后只透射光波中平行其透振方向的振動(dòng)分量，當(dāng)該偏振光IP垂直于電光晶體的通光表面入射時(shí)，如將光束分解成兩個(gè)線偏振光，經(jīng)過(guò)晶體后其X分量與Y分量的相差(U)，然后光束再經(jīng)檢偏器A，產(chǎn)生光強(qiáng)為IA的出射光。當(dāng)起偏器與檢偏器的光軸正交(AP)時(shí)，根據(jù)偏振原理可求得輸出光強(qiáng)，從而可以繪制出晶體特性曲線，并進(jìn)一步

3、計(jì)算出電光晶體的消光比和透射率。共十八頁(yè)當(dāng)起偏器與檢偏器的光軸正交(AP)時(shí)， P與X兩光軸間的夾角為45時(shí)， U對(duì)IA的調(diào)制(tiozh)作用最大，為：半波(bn b)電壓U ：它是一個(gè)用以表征電光調(diào)制電壓對(duì)相位差影響的重要物理量。半波電壓U 決定于入射光的波長(zhǎng)、晶體材料和它的幾何尺寸。共十八頁(yè)選擇不同(b tn)工作點(diǎn)時(shí)的輸出波形。選擇工作點(diǎn)(UU /2)時(shí)，輸出波形最大且不失真。相位差在/2或(UU /2 )附近時(shí)，光強(qiáng)IA與相位差(或電壓U)呈線性關(guān)系，從調(diào)制的實(shí)際意義上來(lái)說(shuō)，電光調(diào)制器的工作點(diǎn)通常就選在該處附近。選擇工作點(diǎn)(U0)或 (UU)時(shí)，輸出波形小且嚴(yán)重失真，同時(shí)輸出信號(hào)的頻

4、率為調(diào)制頻率的兩倍，即倍頻(bi pn)現(xiàn)象。共十八頁(yè)由于晶體受材料的缺陷和加工工藝的限制，光束通過(guò)晶體時(shí)還會(huì)受晶體的吸收和散射。 當(dāng)外加電壓U0時(shí)，透射光強(qiáng)的最小值卻不為0；當(dāng)外加電壓UU 時(shí)，透射光強(qiáng)的最大值卻不為IP，由此需要引入另外(ln wi)兩個(gè)特征參量：消光比透射率I為移去電光晶體后轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng)檢偏器A得到的輸出光強(qiáng)最大值。M愈大，T愈接近于1，表示晶體的電光性能愈佳。 共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備(shbi)簡(jiǎn)介激光管起偏器檢偏器電光(dingung)晶體光電接收器共十八頁(yè)本次實(shí)驗(yàn)(shyn)內(nèi)容測(cè)量并繪制晶體的調(diào)制特性曲線。測(cè)量電光晶體的半波(bn b)電壓，測(cè)量并計(jì)算晶體的

5、消光比和透光率。共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備準(zhǔn)直調(diào)節(jié)（必須掌握）1、按圖1的結(jié)構(gòu)圖在光具座上垂直放置激光器和光電接收器 ( 預(yù)先將光敏接收孔蓋上) 。2、初調(diào)準(zhǔn)直：所有滑動(dòng)座中心全部調(diào)至零位，并用固定螺絲鎖緊，使光器件(qjin)初步共軸。3、細(xì)調(diào)光路準(zhǔn)直：打開(kāi)激光電源，調(diào)節(jié)激光電位器使激光束有足夠強(qiáng)度。調(diào)節(jié)激光器架上的三只夾持螺釘使激光束基本保持水平，用直尺量出激光器光源輸出口高度與光電接收器中心高度，使二者等高。此時(shí)激光器頭部保持固定。調(diào)節(jié)激光器尾部的夾持螺釘，使激光束的光點(diǎn)保持在接收器的塑蓋中心位置上(去除蓋子則光強(qiáng)指示最大)，此后激光器與接收器的位置不宜再動(dòng)。共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(sh

6、yn)步驟實(shí)驗(yàn)過(guò)程判斷電光調(diào)制現(xiàn)象、插入起偏器 (P)，調(diào)節(jié)(tioji)起偏器的鏡片架轉(zhuǎn)角，使透光軸與垂直方向約成 P45。、插入檢偏器(A)轉(zhuǎn)動(dòng)檢偏器，使激光點(diǎn)消失，光強(qiáng)指示接近于0，表示此時(shí)檢偏器與起偏器的光軸己處于正交狀態(tài)(P A)、將電光晶體插入光具座，使激光束透過(guò)，適當(dāng)調(diào)節(jié)電光晶體平臺(tái)上三個(gè)調(diào)節(jié)螺絲，使反射光斑打在激光器光源輸出口附近，此時(shí)激光束基本正射透過(guò)。調(diào)節(jié)電光晶體旋轉(zhuǎn)鏡片架角度，使接收光強(qiáng)趨近于0(達(dá)到最小，應(yīng)該在0.1以下)。此時(shí)從示波器觀察應(yīng)出現(xiàn)倍頻現(xiàn)象，即解調(diào)信號(hào)頻率是調(diào)制信號(hào)頻率的兩倍。特別注意：在這個(gè)環(huán)節(jié)中，要保證每個(gè)光學(xué)器件加入光路時(shí)反射點(diǎn)都要幾乎原路返回，且不

7、可相交。共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shyn)步驟觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及數(shù)據(jù)記錄、改變晶體偏壓調(diào)節(jié)，觀察輸出光強(qiáng)指示的變化。將晶體偏壓調(diào)至0（否則會(huì)損壞儀器），改變晶體偏壓極性，觀察輸出光強(qiáng)指示的變化。、測(cè)量并繪制晶體的調(diào)制特性曲線。測(cè)量電光(dingung)晶體的半波電壓，測(cè)量并計(jì)算晶體的消光比和透射率。共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(shj)記錄電壓U（單位）2050150250350450電流I（單位）電壓U（單位）500510520電流I（單位）正向(zhn xin)偏壓電壓U（單位）20-50-150-250-350-450電流I（單位）電壓U（單位）-500-510-520電流I（單位）反向偏壓共十八頁(yè)數(shù)據(jù)處理消光(

8、xio un)比透射率半波(bn b)電壓U共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shyn)思考題min理論上應(yīng)該是多少？實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到嗎？就你的分析原因是什么？透射率說(shuō)明了晶體的什么性能？在測(cè)I0這個(gè)值的時(shí)候有什么注意事項(xiàng)？為什么要這樣測(cè)？請(qǐng)分析你的實(shí)驗(yàn)中曲線的質(zhì)量（提示：你的曲線正負(fù)兩邊高低一致嗎？你認(rèn)為是什么原因造成的？）實(shí)驗(yàn)成功你總結(jié)最關(guān)鍵的因素(yn s)在哪里？在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如何保證這個(gè)關(guān)鍵的因素(yn s)？共十八頁(yè)實(shí)驗(yàn)(shyn)注意事項(xiàng)為防止強(qiáng)激光束長(zhǎng)時(shí)間照射而導(dǎo)致光電接收器光敏管疲勞或損壞，調(diào)節(jié)或使用(shyng)好后應(yīng)隨即用塑蓋將光電接收孔蓋好。進(jìn)行光路準(zhǔn)直時(shí)，為使激光能正射透過(guò)晶體，必需反復(fù)對(duì)激光、

9、晶體與光電接收孔者加以準(zhǔn)直調(diào)整為獲得較好的實(shí)驗(yàn)效果，光量宜調(diào)節(jié)在光強(qiáng)指示表為0.1(最小)至6.5(最大)的讀數(shù)范圍之內(nèi)實(shí)驗(yàn)中也會(huì)出現(xiàn)解調(diào)波形近似三角波，說(shuō)明激光器輸出光功率過(guò)大或起偏器角度過(guò)小。應(yīng)微調(diào)激光器尾部旋扭使光功率略微減小。再重新測(cè)得數(shù)據(jù)。調(diào)節(jié)過(guò)程中應(yīng)避免激光直射人眼，以免對(duì)眼睛造成危害。 改變偏壓極性之前，一定要將晶體偏壓調(diào)至0（否則會(huì)損壞儀器）。共十八頁(yè)內(nèi)容摘要電光調(diào)制實(shí)驗(yàn)。半波電壓U 決定于入射光的波長(zhǎng)(bchng)、晶體材料和它的幾何尺寸。選擇工作點(diǎn)(UU /2)時(shí)，輸出波形最大且不失真。當(dāng)外加電壓U0時(shí)，透射光強(qiáng)的最小值卻不為0。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備準(zhǔn)直調(diào)節(jié)（必須掌握）。1、按圖1的結(jié)構(gòu)圖在光具座上垂直放置激光器和光電接收器 ( 預(yù)先將光敏接收孔蓋上)。2、初調(diào)準(zhǔn)直：所