第四章光波的調(diào)制1

用光波傳遞信息的特點（帶寬、保密、抗干擾）1、調(diào)制的方法概述：①用電信號調(diào)制光源的驅(qū)動電源；②直接對光波進行調(diào)制前者主要用于光通訊，后者主要用于光傳感器。本章主要介紹后一種方法。4.1概述22、光波的表達式光波的特征參量振幅、偏振、角頻率、初相位

振幅、偏振、角頻率、初相位構(gòu)成了描述光載波的四大參數(shù)，而光波的調(diào)制也是圍繞這四個參數(shù)進行的。33、調(diào)制方法(1)征對四大參數(shù)的調(diào)制①調(diào)頻(FM)；②調(diào)相(PM)；③調(diào)幅(AM);④光強度調(diào)制(IM);⑤極化調(diào)制(PLM,即脈沖長度調(diào)制)；(2)由介質(zhì)對光波的擾動特征產(chǎn)生的調(diào)制手段：①電光調(diào)制；②聲光調(diào)制；③磁光調(diào)制；④彈光調(diào)制。44、什么是光波調(diào)制和傳感(1)光波調(diào)制是將欲傳遞的信息加載到光波上的過程，使信息以光的方式傳播，即光通信。(2)光波傳感通過已被調(diào)制的光信號進行解調(diào)，可以分析出光載波是受到何種量的調(diào)制，從而探測到該量即為傳感。54.2.1振幅調(diào)制調(diào)制前：調(diào)制后：則對固定空間一點有：設(shè)調(diào)制信號為，代表信息，如壓力，溫度等。6目前還不能做出頻響達到光頻段的接收器件，故只能對光強反應(yīng)。對固定空間一點有一點的光強：由此可見，即使能夠?qū)φ穹M行線性調(diào)制，但得到的光強信號已變成其二次函數(shù)，而非原來的調(diào)制函數(shù)。如果調(diào)制信號f(Q)具有周期性結(jié)構(gòu)(通常如此)，則解調(diào)后的信號中將包含有諧波成份，從而形成干擾和失真。

7解決此問題的方法是在調(diào)制前將欲傳遞的信息進行預處理。即：這樣解調(diào)后能得到真實的信息。84.2.2強度調(diào)制設(shè)調(diào)制前光強為：調(diào)制后：強度調(diào)制是直接對光強進行操作。易于實現(xiàn)，無解調(diào)失真，是大量使用的方法設(shè)調(diào)制的信號為9強度調(diào)制的特點能夠?qū)崿F(xiàn)線性解調(diào)；使用中極易實現(xiàn)（如對光源進行調(diào)制）。10振幅(強度)調(diào)制的干擾問題

振幅調(diào)制和強度調(diào)制有一個共同點——易受干擾，如光源的波動，光信道的漂移等因素均可帶來光強的變化，使信號受到干擾。故強度調(diào)制一般用在精度要求不高的場合。11振幅(強度)調(diào)制的抗干擾措施參考通道:

從參考通道中提取光波動(或干擾)信息，再從主信道中予以扣除。參考通道12抗干擾措施二次調(diào)制:

即先將欲傳遞的信號調(diào)制成與振幅無關(guān)的形式，如頻率、脈寬等，然后再用這種經(jīng)過調(diào)頻的電信號對光波進行強度調(diào)制，在解調(diào)時，由于要通過限幅放大，故只要光波強度的起伏不超過某一限段，最后解調(diào)后將不會帶來絲毫影響。134.2.3頻率及相位調(diào)制調(diào)制前：頻率調(diào)制：相位調(diào)制：設(shè)原光載頻率為，則經(jīng)信號進行頻率調(diào)制后，新的載波頻率為14討論PM和FM均是對光載波的角度量進行調(diào)制，而角度量的變化并不能直接從光強上表現(xiàn)出來。以上兩種方法，若用光電器件接收，則輸出地信號只有強度（或振幅）信息，而不包含任何頻率或者相位信息。故必須在到達光電接收器件以前將角度量的變化轉(zhuǎn)化成光強的變化，常見的方法是借助與參考光進行干涉解調(diào)（相干探測），從中取出差頻，經(jīng)限幅放大后鑒頻輸出。信號其原理將在第五章詳細介紹。15特點抗干擾能力強（主要指抗振幅、光強的波動）靈敏度高動態(tài)范圍大整個系統(tǒng)的成本高，主要是由于靈敏度太高，光源自身的相位抖動或波長漂移均不可忽略，故高質(zhì)量的光源必然帶來高的成本。此外，環(huán)境因素極易引入錯誤的信息。164.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)電光效應(yīng)——某些介質(zhì)的折射率在外加電場的作用下，由于極化現(xiàn)象而出現(xiàn)光學性能的改變，影響到光波在晶體中傳播特性的一種現(xiàn)象。電光效應(yīng)的實質(zhì)——在光波電場與外電場的共同作用下，使晶體出現(xiàn)非線性的極化過程。17雙折射晶體4.3.1自然雙折射效應(yīng)在各向異性晶體中，不同偏振方向具有不同的折射率，而使入射光分解成尋常光和非常光（o光和e光）的現(xiàn)象。o光e光非常光(e光)：晶體內(nèi)違背普通折射定律的折射光線。尋常光(o光)：晶體內(nèi)符合普通折射定律的折射光線。折射定律：“折射波法線、入射波法線以及界面法線三者共面；波法線與界面法線間夾角的正弦和折射率的乘積在界面兩側(cè)相等?！睂光來說，這個普遍的折射定律仍然是適用的。我們知道，波法線與波面垂直，代表波的相位傳播方向；而波線或光線所代表的卻是波擾動的傳播方向或能量流動的方向。對于晶體中的e光來說，光線與波法線一般來說并不重合。e光的光線不滿足普通的折射定律，而波法線卻滿足普遍的折射定律。184.3.2電光效應(yīng)自然雙折射現(xiàn)象是由晶體自身的結(jié)構(gòu)特性引起的。原來是光學各向同性的介質(zhì)在加上外部電場后，本來是各向同性的介質(zhì)，有可能產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象；原來已經(jīng)有光學各向異性的介質(zhì)，其雙折射性質(zhì)也可能發(fā)生變化。這就表明，由于外電場的加入，晶體產(chǎn)生了人為雙折射現(xiàn)象。電光晶體o光e光V19二次電光效應(yīng)(克爾效應(yīng))

線性電光效應(yīng)(普克耳效應(yīng))4.3.2電光效應(yīng)電光效應(yīng)——某些介質(zhì)的折射率在外加電場的作用下而發(fā)生變化的一種現(xiàn)象。

a、b為一次、二次電光系數(shù)，其值由材料的結(jié)構(gòu)和對稱性決定。

204.3.3折射率橢球

用解析的方法討論光在晶體中沿任一方向傳播時的相速度與偏振方向的關(guān)系是十分復雜的，而采用折射率橢球的幾何圖形方法能夠較直觀的解決這個問題。

x、y、z為晶體的介電主軸方向，即晶體中這些方向上的電位移矢量D與電場矢量E是平行的，其對應(yīng)的折射率為nx、ny、nz

。一般情況下，nx、ny、nz

彼此間不一定相等，曲面成橢球狀，故名為折射率橢球。對各向同性晶體，nx＝ny＝nz

上式表示一個球面，表示光在晶體中沿各個方向傳播時的傳播速度相同；對單軸晶體，nx＝ny≠nz，上式表示一個旋轉(zhuǎn)橢球面，是由xz平面上的橢圓繞z軸（光軸）旋轉(zhuǎn)而成。對雙軸晶體，由于nx≠ny≠nz，上式表示為三軸橢球面。21外加電場后光在晶體中的傳播要了解在外加電場后光在晶體中的傳播情況，必須了解折射率的變化情況，為此，需要確定新的主軸坐標系，寫出在新坐標系下的折射率橢球方程，以確定三個新的主折射率。新的橢球方程與未加電場時的橢球方程相比較，一般出現(xiàn)兩種情況。①交叉項的出現(xiàn)→坐標軸發(fā)生了旋轉(zhuǎn)②沒出現(xiàn)交叉項，平方項的系數(shù)發(fā)生變化→橢球形狀、大小發(fā)生了變化。不論哪種情況，都要對方程進行變換，確定新主軸坐標系，求出新的主折射率。224.3.3折射率橢球在無外場時，折射率橢球由式（4.10）描述，當晶體施加外場作用時，其折射率橢球?qū)l(fā)生“變形”。當外加電場時，原主坐標系中的相對介電抗?jié)B張量變?yōu)椋河帽硎疚醇与妶鰰r的值令234.3.3折射率橢球那么，橢圓的通式方程變?yōu)椋河型饧与妶鰰r折射率橢球可表示為：24

方程中交叉項（xy,xz,yz）的出現(xiàn)說明新主軸方向不再與原主軸重合，現(xiàn)在的問題是要找到折射率橢球的新主軸系，使橢球方程變成標準形式：254.3.4線性電光效應(yīng)因為γijk對i，j是對稱的，采用縮寫角標，則用矩陣形式表示即為：設(shè)有電場存在時的折射率變化為：上式寫為：264.3.4線性電光效應(yīng)這就是線性電光效應(yīng)的矩陣表達形式，γij為電光張量矩陣，單位是m/V。27

4.3.5線性電光效應(yīng)討論①上式描述了外加電場通過晶體的電光張量對折射率的變化所施加的影響；②對于常用的晶體，其電光張量具有相當?shù)膶ΨQ性，其大部分元素均為零。284.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)電光張量有外加電場時折射率橢球可表示為：29關(guān)鍵點1關(guān)鍵點2關(guān)鍵點3自然光垂直偏振x-yzy’x’輸出光水平偏振輸出x’y’V4.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)為在實際應(yīng)用中，電場總是加在晶體的某些特殊軸的方向，令外電場沿z軸施加304.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)晶體未加電場時的折射率橢球方程為：為在實際應(yīng)用中，電場總是加在晶體的某些特殊軸的方向，令外電場沿z軸施加，則

外場影響！314.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)消除交叉項324.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)這實際上是將原坐標軸在X—Y平面上旋轉(zhuǎn)了π/4

33施加外電場后，原主軸變成了新的主軸x’，y’，z’相應(yīng)的折射率變成：在x=0處展開344.3.6KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)坐標變換結(jié)果表明：（1）施加外場Ez后，橢球的xoy截面由圓變?yōu)闄E圓，折射率橢球由旋轉(zhuǎn)橢球面變?yōu)橐话銠E球面，KDP晶體由單軸晶體變?yōu)殡p軸晶體。（2）x’方向折射率nx’比原來的折射率no有所減小，而y’方向折射率ny’與原來的折射率no相比有所增大，于是沿x’方向偏振的光傳播相速度加大，而沿y’方向偏振的光傳播相速度減小，因此稱x’軸為快軸，y’軸為慢軸。354.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場//光軸)36例4.2電光效應(yīng)引起相對折射率的變化。

在長度為10mm的KDP晶體上施加4000V的電壓，則

查表得到由：374.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場⊥光軸)如果沿著KDP晶體的主軸坐標系的x方向加上電壓，情況又會有不同。因為，式中出現(xiàn)了交叉項yz，說明y軸與z軸發(fā)生了轉(zhuǎn)動，x軸則保持不變。根據(jù)坐標系轉(zhuǎn)動前后新舊坐標軸之間的關(guān)系384.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場⊥光軸)令交叉項為0394.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場⊥光軸)404.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場⊥光軸)將sinα與cosα帶入橢球方程，最終求出在新主軸坐標系中的三個主折射率近似為：414.3電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)

4.3.1KDP晶體的線性電光效應(yīng)(外電場⊥光軸)上述結(jié)果表明：（1）施加外場Ex后，新折射率橢球的主軸是由舊主軸繞x軸旋轉(zhuǎn)α后形成的，α與外電場成正比，但一般是一個小值。（2）施加外場Ex后，折射率橢球由旋轉(zhuǎn)橢球變?yōu)橐话銠E球，單軸晶體變?yōu)殡p軸晶體，雙軸晶體的光軸方向之一仍為原z軸，另一光軸位于以z’為對稱軸且和z軸對稱的方向上。事實上，外加電場垂直于光軸時，KDP晶體的橫向電光效應(yīng)為零，縱向電光效應(yīng)也十分微弱，因而通常不采用該種工作方式。424.3.2電光延遲外加電場能引起折射率的變化，折射率的變化又會引起光在晶體中傳播狀況的變化。因而，利用晶體的電光效應(yīng)可以實現(xiàn)對晶體中傳播光波的控制，改變傳播光的幅度、頻率、偏振態(tài)、傳播方向等，這種基于電光效應(yīng)的原理對光進行的調(diào)制就稱為電光調(diào)制，分強度調(diào)制、相位調(diào)制、脈沖調(diào)制等方式。下面以外加電場平行于光軸的KDP晶體為例，分析利用電光相位延遲實現(xiàn)縱向與橫向電光調(diào)制的過程。434.3.2電光延遲

——電光延遲(光路圖)位相延遲LV調(diào)制器出射光入射光Ex’y’444.3.2電光延遲

作為電光效應(yīng)最直接的應(yīng)用，便是能夠使得光通過在外場作用下的晶體時，光的兩正交偏振分量將獲得各自不同的位相延遲，從而在晶體的出射端組合成新的偏振態(tài)。

如果光波沿z軸傳播，就必須確定過折射率橢球原點（z=0）且垂直于z軸的平面與橢球交線所構(gòu)成的橢圓。于是：454.3.2電光延遲設(shè)光沿z方向（主軸）傳播，光波電場矢量E沿未加電場前的x方向振動。它可以分解為x’和y’兩個方向的振動。這兩個分量的光場可表示為：將nx’與ny’分別帶入得到：464.3.2電光延遲兩分量相位差為X與Y分量的相差

這個相位延遲完全是由電光效應(yīng)造成的雙折射引起的，所以稱為電光相位延遲。當電光晶體和傳播的光波長確定后，相位差的變化僅取決于外加電壓，即只要改變電壓，就能使相位成比例地變化。

也就是說，縱向電光效應(yīng)的相位延遲只與通光波長、晶體電光系數(shù)及外加電壓有關(guān)，而與晶體幾何尺寸無關(guān)。

gamma474.3.2電光延遲Г2nπ2nπ+π/22nπ-π/2(2n+1)

π偏振態(tài)X方向偏振

左旋圓偏振

右旋圓偏振

y方向偏振

當Г為π時的電壓稱為半波電壓Vπ

（即光波的兩個垂直分量的光程差為半個波長），有：48半波電壓是表征電光晶體調(diào)制特性的一個重要參數(shù)，其數(shù)值越小，表明在相同的外加電壓條件下可以獲得的相位延遲就越大，因而調(diào)制器的調(diào)制效率也就越高。由：494.3.2電光延遲例4.2計算KDP晶體波長為1.06μm時的半波電壓

結(jié)論：采用電光調(diào)制，由于電光系數(shù)太低，使得調(diào)制電壓非常高，給使用帶來不便。

504.4電光調(diào)制器

4.4.1電光強度調(diào)制關(guān)鍵點1關(guān)鍵點2關(guān)鍵點3自然光垂直偏振x-yzy’x’輸出光水平偏振輸出x’y’V514.4.1電光強度調(diào)制入射光：分解：出射面：固定相位延遲沿x‘,y’軸進行分解：52入射光強4.4.1電光強度調(diào)制在檢偏器處將這兩分量再次合成：從偏振器出來的光場強度為其振幅平方在一個周期內(nèi)的平均值：新振幅534.4.1電光強度調(diào)制借助于半波電壓與偏振光相位差的關(guān)系上式可寫成50100透過率%0V0/2V0施加電壓π/2π相位差討論：

線性問題

調(diào)制率I/I0隨調(diào)制電壓V的變化為一非線性函數(shù).尤其在小信號時I/I0∝

V2,將產(chǎn)生嚴重的非線性失真。表示對光強的調(diào)制544.4.1電光強度調(diào)制(線性問題的改善方法)在光路（起偏器與電光晶體之間）中插入一個1/4波片，插入1/4波片后兩偏振分量的相位差為：則調(diào)制率為：小信號調(diào)制時：

線性調(diào)制554.4.1電光強度調(diào)制(線性問題的改善方法)水平檢偏器?波片垂直起偏器圓偏光水平偏振 輸出出射光V調(diào)制器?波片入射光564.4.1電光強度調(diào)制(線性問題的改善方法)調(diào)制電壓透射輸出透過率電壓tV050100574.4.1電光強度調(diào)制(電極問題)

由于是縱向調(diào)制，即外加電場與光波傳播方向平行，故在實際使用中亦應(yīng)將調(diào)制電壓沿光波傳播方向施加。加載調(diào)制電壓的方法通常有兩種：環(huán)狀電極：電場的均勻性不太理想。透明電極：對光波有一定衰減，但該損耗正在逐步減小，電場的均勻性好。584.4.1橫向電光調(diào)制優(yōu)點：①避開電極對光波的影響；②通過增加晶體的長度來增加調(diào)制效果（或降低電壓）。

59橫向電光調(diào)制器光路電極仍然沿Z向施加，光波沿Y傳播，以45°入射線偏振光在入射面上沿X,Y軸分解成兩個正交分量電極LDxzyV調(diào)制電壓傳播方向輸入光偏振方向60橫向電光調(diào)制兩個正交分量的光程為：光程差為：由折射率變化公式：得到相位差為光在介質(zhì)中傳播的路徑與介質(zhì)折射率的乘積61橫向電光調(diào)制——討論使降低調(diào)制電壓的途徑：在達到一定量相位調(diào)制的前提下，①增加晶體長度②減小晶體厚度晶體自然雙折射引起的相差與外加電場無關(guān)，在實際應(yīng)用中起偏置作用，對溫度非常敏感。62橫向電光調(diào)制——討論①這種“偏置”隨溫度變化將產(chǎn)生明顯的漂移，從而使調(diào)制不穩(wěn)定，產(chǎn)生畸變，甚至無法正常工作。②

一般采用幾何形狀相同但主軸坐標系中的坐標軸錯位（互相垂直或反向平行等形式）的晶體串接。63組合調(diào)制——討論x1光波z1yV+-調(diào)制電壓LDV+-x2z2電極64組合調(diào)制1對第一個晶體，在z1方向偏振的光波的折射率為nz1，x1方向的折射率為nx1；對第二個晶體，在z2方向偏振的光波的折射率為nz2，x2方向的折射率為nx2；總的相位差自然雙折射的影響被消除！65組合調(diào)制2工作原理：在兩個尺寸相同的晶體之間插入一個λ/2波片，加電壓后的新主軸坐標系中，兩個y方向相同，兩個晶體的x方向反向平行。入射光的偏振方向分解為沿第一個晶體x軸的o光和沿z軸的e光。經(jīng)過λ/2波片，o光變e光，e光變o光，兩部分的相位差相加的結(jié)果，正好消除了自然雙折射的影響。LDVxyzyxzVxzλ/2波片66縱向與橫向電光調(diào)制比較①縱向電光調(diào)制

a、裝置的結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，不會受到自然雙折射的影響，

b、缺點是半波電壓太高，高壓電源的制作困難。

c、調(diào)制頻率較大時，還會產(chǎn)生較大的功率損耗。②橫向電光調(diào)制

a、相位延遲與晶體的長度與厚度之比有關(guān)，因此通過改變晶體的長度與厚度可使半波電壓降低。而縱向調(diào)制的相位延遲與晶體的長度與厚度之比無關(guān)。

b、缺點：自然雙折射引起的相位延遲。674.4.3高頻電光調(diào)制

1、調(diào)制效率為了盡可能利用光載頻的資源，必須研究光波調(diào)制中的高頻段。而由于光載波頻段極高，因而具非常大的帶寬。故研究電光調(diào)制的高頻響應(yīng)具很大的實際意義。在高頻段容抗1/jωc逐漸減小，產(chǎn)生“旁路”作用，使得晶體上獲得的調(diào)制信號減小，從而使得調(diào)制效率降低?！sRsReRC電光調(diào)制器等效電路電光調(diào)制器等效電容·VsRs電光晶體681、調(diào)制效率解決辦法：

在晶體的兩端并聯(lián)一電感，且使之與晶體的等效電容在工作頻點附近形成并聯(lián)諧振，此時調(diào)制電壓幾乎全部加在電光晶體上?！sRsRcRCL692、渡越時間當調(diào)制頻率很高時，在光波通過晶體的渡越時間內(nèi)，電場可能變化很大。特別是當渡越時間與調(diào)制周期可以比較時，光波在晶體中各部位所承受的調(diào)制電場差別很大，這使在空間不同位置受到不同的信號電壓的調(diào)制。在整個晶體空間內(nèi)，雖然折射率仍然只是時間的函數(shù)，但相位延遲卻變?yōu)闀r間和空間的函數(shù)。對KDP晶體，當施加一直流電場時（縱向調(diào)制），產(chǎn)生的相位延遲為：70光波通過晶體的時間。將上式轉(zhuǎn)化成對時間的積分。令為光波通過晶體的時間，晶體折射率近似為

則：那么有：所以712、渡越時間若調(diào)制電場為一正弦波：E(t’)72令則上式變成：稱為當時的峰值相位延遲，即直流調(diào)制時的相位延遲。73則有（4.51）令74表示由于有限通過時間引起的峰值相位的減小。及（4.51）式可知，只有γ＝1當時，峰值相位延遲才不受渡越時間的影響，此時必須有即調(diào)制波與光波的相速相等。

令由：752、渡越時間（行波調(diào)制法）

1、行波調(diào)制的方法，主要思想是讓調(diào)制信號沿電極的傳播速度與光波在晶體中的相速度相等，則光波將受到一個“恒定”電場的作用。2、但由于材料的限制，一般很難做到相速度匹配，一個行之有效的辦法即光波沿“鋸齒”狀波導行進，而調(diào)制電場則“走直線”。

762、渡越時間（行波調(diào)制法減小渡越時間的影響）

774.5電光偏轉(zhuǎn)概念：利用電光效應(yīng)，用電信號控制光束的傳播方向。如使一束單色平面光通過一塊折射率隨高度呈線性變化的介質(zhì)時出射光波將偏離原傳播方向而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，利用這一原理工作的器件就是光偏轉(zhuǎn)器件。

隨著技術(shù)的發(fā)展，電光偏轉(zhuǎn)技術(shù)將在光掃描、光存貯、光顯示、光攝像等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。78光偏轉(zhuǎn)的原因介質(zhì)的幾何形狀折射率梯度794.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理波前的概念：波傳播時，處于同一相位點所連成的線或面。指某一時刻波動所到達最前方的各點所成的曲面。電光偏轉(zhuǎn)器的工作原理如圖所示。設(shè)一平面波入射到晶體上，其波前為AB，光波的傳播方向即為其波前的法線方向。因此，欲使光波通過晶體后改變其傳播方向(偏轉(zhuǎn))，只須使波前改變，讓A光線和B光線具有不同的光程即可，這可使晶體的折射率隨其距離x而變來達到，令折射率隨x呈線性變化。ABlDyxABθ光束傳播方向Δy804.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理對A光線，其折射率為，它通過晶體的時間為：

B光線通過晶體的時間為：在晶體的出射面上，A光線將滯后B光線這相當于光束在晶體內(nèi)部偏轉(zhuǎn)了角度：

lDyxABθ光束傳播方向Δy81該角為光束在晶體內(nèi)出射面上的入射角，光束穿出晶體的偏轉(zhuǎn)角(即折射角)由斯涅爾定律決定：824.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理利用電光效應(yīng)使光束在晶體中逐步偏轉(zhuǎn)的基本原理就是利用了光在不同折射率的界面上產(chǎn)生折射的現(xiàn)象，現(xiàn)以兩塊置于空氣中的KDP晶體為例說明。偏轉(zhuǎn)器由兩塊棱鏡膠合在一起，三條直角邊與晶體加電場后的主軸坐標系的三個主軸分別平行，外加電場沿z軸方向，令光束沿y’方向傳播，其偏振方向沿x’。則A光線（在上面棱鏡傳播時）對應(yīng)的折射率為：則B光線（在下面棱鏡傳播時）對應(yīng)的折射率為：調(diào)制電壓V+-x’y’z’x’y’z’AABB834.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理z’調(diào)制電壓V+-θx’y’x’y’z’844.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理

一般情況下，即使外加電壓高達數(shù)百伏或是上千伏，θ角仍是非常小的值，為了增加偏角控制范圍而且外加電壓又不至太高，可采用多個KDP棱鏡按一定規(guī)律串接起來的方法，如圖示。排列的規(guī)則使兩種折射率的棱鏡交替擺放，就使得總偏轉(zhuǎn)角為多個等效雙棱鏡偏轉(zhuǎn)角的總和。854.5.1電光偏轉(zhuǎn)的基本原理xyzθ864.5.2電光開關(guān)

上述的電光偏轉(zhuǎn)器的一個優(yōu)點是通過調(diào)節(jié)