晶體的電光效應五、數(shù)據(jù)處理研究LN單軸晶體的干涉：（1）單軸錐光干涉圖樣：調(diào)節(jié)好實驗設備，當LN晶體不加橫向電壓時，可以觀察到如圖現(xiàn)象，這是典型的匯聚偏振光穿過單軸晶體后形成的干涉圖樣。（2）晶體雙軸干涉圖樣：打開晶體驅動電壓，將狀態(tài)開關打在直流狀態(tài)，順時針旋轉電壓調(diào)整旋鈕，調(diào)整驅動電壓，將會觀察到圖案由一個中心分裂為兩個，這是典型的匯聚偏振光穿過雙軸晶體后形成的干涉圖樣，它說明單軸晶體在電場的作用下變成了雙軸晶體2.動態(tài)法觀察調(diào)制器性能：（12.動態(tài)法觀察調(diào)制器性能：（1）實驗現(xiàn)象：當V=143V時，出現(xiàn)第一次倍頻失真:號波形失真最小，振幅最大（線性調(diào)制）:當V2=486V時，信(2)調(diào)制法測定LN晶體的半波電壓:晶體基本物理量dl力y22n05mm30mm632.8nm6.8x10-1m/V2.286第一次倍頻失真對應的電壓V]=143V，第二次倍頻失真對應的電壓V3=832V。故匕=匕—匕=832V-143V=68"。=6.41x10-12由V=6.41x10-12兀2n3y l222n3V0 22 0兀3.電光調(diào)制器T-V工作曲線的測量:(1)原始數(shù)據(jù)：

電壓V/V功率P/mV電壓V/V功率P/mV00.3165500.507500.36000.5511000.2966500.5831500.2967000.6052000.3037500.6262500.3168000.6363000.3358500.6443500.3669000.6424000.4069500.6374500.44410000.6275000.474依據(jù)數(shù)據(jù)作出電光調(diào)制器P-V工作曲線:P-V曲線（2）極值法測定LN晶體的半波電壓：從圖中可以看到，V在100?150V時取最小值，在800?850V時取最大

值。分別在這兩個區(qū)域內(nèi)每隔5V測量一次，原始數(shù)據(jù)如下:電壓V/V功率P/mV電壓V/V功率P/mV1000.3018000.6521050.2988050.6571100.2978100.6511150.2998150.651200.3018200.651250.3038250.6491300.3028300.6451350.3038350.6431400.3038400.6431450.3028450.6431500.3038500.642比較數(shù)據(jù)可以得出，極小值大致出現(xiàn)在匕牝HOV，極大值大致出現(xiàn)…一,d、由V= Gt)得：兀2n37l022在十805V，由此可得匕=V-V=…一,d、由V= Gt)得：兀2n37l0227= (4)—6.35x10-12TOC\o"1-5"\h\z22 2n3V l0兀4.測量值與理論值比較:晶體基本物理量：dl力722n05mm30mm632.8nm6.8x10-1m/V2.286TOC\o"1-5"\h\z一人 ,d、算出理論值V- （；）—649.2V。與理論值相比，調(diào)制法測量\o"CurrentDocument"2n37 l0 22結果相對誤差約6.1%，極值法測量結果誤差約7.1%，實驗值與理論值符合較好。其中，動態(tài)法比極值法更精確。5.討論實驗中觀察到的輸出波形和畸變產(chǎn)生的原因：根據(jù)理論計算，當V=0時，T應當為極小值（T=0），然而從實驗測量出的T-V圖中可以發(fā)現(xiàn)，當V=0時，T不為零，且極小值也不出現(xiàn)在V=0處，對此我們可以歸納出以下幾種可能原因：（1） 由于在調(diào)試前后兩個偏振片過程中，難以保證其起偏方向完全垂直，這就導致了極小值點偏離V=0點。（2） 由于工藝上的原因，前后兩個偏振片即使在完全垂直的情況下，也不可能完全消光，總會有光線透過，因此，極小值點之值大于零。輸出波形畸變產(chǎn)生的原因：根據(jù)數(shù)學推導可得，光強透過率：T=sin2二（V+Vsinst）2V0m（1） 當匕=V/2時，工作點落在線性工作區(qū)的中部，將匕=V/2F1八兀V. 、….代入得： T牝—（1+——msinst）xVsinst兀這時，調(diào)制器輸出的波形和調(diào)制信號的頻率相同，即線性調(diào)制。（2） 當V0=0或V，V《％時，同理可得Txcos2st，這時輸出光的頻率是調(diào)制信號的兩倍，即產(chǎn)生“倍頻”失真。六、選作實驗：測量1/4波片的5:在實驗中，去掉晶體上所加的直流偏壓，把1/4波片置入晶體和偏振片之間，繞光軸緩慢旋轉時，可以看到輸出信號隨著發(fā)生變化，其現(xiàn)象與改變直流偏壓效果相同：轉過角度輸出波形特點86°線性調(diào)制175°倍頻失真264°線性調(diào)制355°倍頻失真根據(jù)數(shù)學推導，光強透過率為:TOC\o"1-5"\h\z5,兀V 兀,VT=sin2(y+-^^msm①t)=sm2^^(f0+Vsin①t)冗 冗與前面的公式類比，可發(fā)現(xiàn)式中的匕5即相當于原先公式中的“V”。兀 0在從倍頻失真到線性調(diào)制的過程中，由于1/4波片旋轉了90°，透射光相位改變了5(o光轉化為e光或相反)，而相應的“匕”改變了V^/2,故有：V 冗?5=V/2n5=；即1/4波片的5=-。七、實驗后思考題：1.鈮酸鋰在施加電場前后有什么不同？是否都存在雙折射現(xiàn)象？答：鈮酸鋰在未施加電場時是單軸晶體，不存在雙折射，施加電場后鈮酸鋰為雙軸晶體，存在雙折射。為什么1/4波片也可以改變電光晶體的工作點？答：1/4波片是一塊具有特定厚度的雙軸晶體，光線透過1/4波片后會分解為o光和e光，兩者的相位差為5=^。將1/4波片引起的相位差考慮之后可得光強透過率：5,兀V 兀,VRT=sm2(萬+ sin①t)=sm2^^(f。+Vsin①t)冗 冗當起始光偏振方向垂直于1/4波片的光軸時，透射光全為o光，此時5=0，代入上式可得：1 ".T牝一(1+——msin①t)xVsin①t兀此時調(diào)制器輸出的波形和調(diào)制信號的頻率相同，即線性調(diào)制。旋轉1/4波片，當起始光偏振方向平行于1/4波片的光軸時，透射光全為e光，此時5=；，代入上式可得：E- 1,兀V、八 -、 -T=1一一(——m)2(1-cos2rnt)xcos2rnt8V兀這時輸出光的頻率是調(diào)制信號的兩倍，即產(chǎn)生“倍頻”失真。因此，旋轉1/4波片可以改變電光晶體的工作點。半波電