KDP晶体电光效应【重要讲解清晰】.pdf

《KDP晶体电光效应【重要讲解清晰】.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、KDP型晶体的线性电光效应原理及应用王聪1.线性电光效应光波在介质中的传播规律受到介质折射率分布的制约。对于一些晶体材料，当施加电场之后，将引起束缚电荷的重新分布，并可能导致离子晶格的微小形变，其结果将引起介电系数的变化，最终导致晶体折射率的变化，折射率成为外加电场E的函数，即:2ΔnnncEcE(1)012式中n0是E＝0时折射率,第一项称为线性电光效应或泡克耳（Pockels）效应；第二项称为二次电光效应或克尔（Kerr）效应。对于大多数电光晶体材料，一次效应要比二次效应显著。对于线性电光

2、效应的晶体，折射率变化与电场强度成正比nE(2)电位移矢量与电场强度的关系：DExxxxyxzxDE(3)yyxyyyzyDEzzxzyzzz如果令：ED(,ijxyz,,),则iijj1EDDxxxxyxzxxxxyxzxEDD(4)yyxyyyzyyxyyyzyEDDzzxzyzzz

3、zxzyzzz1称为逆介电张量，且为对称张量。展开写为以下的形式：1xxxyxzxxxyxz(5)yxyyyzyxyyyzzxzyzzzxzyzz在主轴坐标系下：1xx001/xx00[]0001/0(6)yyyy00001/zzzzKDP晶体加电场前:(0)xx1;加电场后:()Exx1。介质在外加电ijijijij场作用下逆介电张量的变化

4、为:()E(0)EhEE(7)ijijijijkkijpqpq1()(8)ij2ijn为线性电光系数，h为二次电光系数。ijkijpq线性电光方程：E(9)ijijkk因此在外场作用下，折射率椭球方程为：()Exx1(0)xxxx1(10)ijijijijijij由（9）求出后，代入（10）中就可以获得在外场作用下折射率椭球方程ij的变化,从而求出折射率的变化。因为[]为对称张量，所以介质在外加电场作用下的变化也为对称张量，即(11)

5、ijji所以：EE(12)ijkkjikkijkjikij具有交换对称性，可压缩下脚标ijkmkij11223323(32)13(31)12(21)m123456线性电光效应则可以用矩阵表示：11112132212223E13313233E(13)24414243E355152536616263如果知道外加电场的方向，可求

6、出，再由（10）式可写出折射率椭球方m程，进而计算出相应的折射率变化。对晶体加电场后，折射率椭球的形状、大小、方位等均发生变化，椭球方程变为：222xxx2xx2xx2xx1111222333232331311212(14)222xxx2xx2xx2xx1112233423531612假设变化后的主轴坐标系为x',x',x'，折射率方程变为：123222'x''x''x'1(15)1122332.KDP晶体的线性电光效应KDP晶体未加电场：

7、222(0)x(0)x(0)x111223312212(16)(xx)x121223nn0e对常用的KDP（KH2PO4）晶体有nx1=nx2=no，nx3=ne，no＞ne，只有,,0，而且。加电场E后：4152634152(0)0000111(0)0000222E1(0)0000333E(17)002E444141

8、1E300E554141200E6663633折射率方程变为：12212(xx)x2(ExxExx)2Exx1(18)212234112323163312nnoeEEE,,为电场E在xxx,,上的分量；描写垂直于光轴x方向的电场123123413所产生的电光效应；描写平行于x方向的电场E所产生的电光效应。6333E