《视觉及应用技术》.doc

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1、沖戸/玻实验报告专业:姓名:学号:日期:地点:一、实验目的和要求二、实验内容和原理、实验结果记录、数据处理分析五、思考题三、主要仪器设备、操作方法和实验步骤六、实验中遇到的问题，心得体会，意见和建议锯酸锂晶体的横向电光效丿应及应用川实验目的和要求光电姚开元30801010692011.12.20玉泉教二209・211课稈名称：光信息综合实验（2011・2012秋冬）指导老师:林远芳成绩:实验名称：梶酸钾•晶体的横向电光效M及应.用/基于AFM的微纳米性能测试实验实验类型:综合型同组学生姓名：1、了解轨酸锂（LiNbO3,简写为LN）品体的一级

2、电光效应及其运用方式。2、测定处于正交偏振器2间的LN晶体在电场作川下的透射率曲线，确定晶体的半波电压。3、观察单轴晶体和双轴晶体的锥光干涉图。4、掌握LN晶体横向电光调制的工作原理，通过实验，建立激光通讯技术屮调制、传输、解调过程的感性认识。二、实验内容和原理1、电光效应的一般介绍（1）晶体的电光效应：在外电场的作用下，晶体折射率或双折射性质发生改变的现象。由电场E引起的折射率变化可表示为：n=iv+aE+hE2+其中n°为E=0时的晶体折射率;aE为一级电光效应（普克尔效应）;bE2为平方电光效应。（2）在主轴系统屮，折射率椭球方稈为:2

3、22p+p+=+2p+2p+2p=lIn22n33n23nl3nl2%1如果只考虑一级电光效应，则折射率变化与电场强度成线性关系。%1当加在晶体上的外电场方向与光波在晶体屮的传播方向平行时产生的电光效应称为纵向电光效皿；y公式：5=丁（"-nx.）l=—«（）7EzI=—uIyU入为真空中的波长，1为光在晶体中通过的长度,U是外加电压。%1电场方向与光传播方向乖肓时产生的电光效丿应称为横向电光效丿应。公式:$=+（〃〉,，—ne）/=-7-o-ne

4、/+y局濟丿=+o~"丿+彳no77UZZZZX/?h为晶体在电场方向的厚度，U是外加

5、电压。2、LN晶体的一级横向电光效应‘0-Y120丫22/13根据LN晶体的对称性质，其一级电光系数矩阵为：儿=000/3I/330/3100<_/2200>主折射率为:1.H1，=/2o+-/Z；^2E,合成的透射光强为：扌-=sin2(-«>22[/-),如果连续改变外加电压，I将随V连续变化。“2h宛2‘=〃0-亍总"22。n3=ne透射率2ih当外加电压使LN晶体产生兀位相延迟时的电压为半波电压，记作U^=--——2兀舁22'I.2应U——=sin(/。2U3、LN晶体的横向电光调制电光调制器原理图如下:起偏器LN晶体检偏器4、单轴晶

6、体和双轴晶体的锥光干涉在前述光路布置屮，在LN晶体前放一毛玻璃，入射到晶体上的是发散的线偏振光；无电场时,晶体；沿X轴加电压时，LN晶体变为双轴晶体。以下分别是单轴晶体和双轴晶体的锥光干涉图：LN为单轴三、主要仪器设备、操作方法和实验步骤音频电压放大器LN%波片检偏器音频电压放大器高压直流电源音频信号发生器双踪示波器功放音箱主要实验设备：HE-NE激光器，起偏器，LN晶体，双踪示波器，检偏器，探测器，功放音箱，高压直流电源，1/4波片，音频电压放大器，音频讯号发生器。1、对装置进行调整(1)调整激光束使Z与导轨平行，并使激光束对准光电探测器屮

7、心；(2)调整偏振器使起偏器方向与检偏器方向垂直；(此时探测器输出光电流最小)(3)将LN晶体放在晶体支架上。在LN晶体前放上毛玻璃，应在检偏器示看到锥光干涉图；2、音频信号的电光调制⑴将1/4波片置于光路屮(光路见实验装置部分),使波片的快慢轴方向平行于X轴,再将波片方向转过45°。这样工作点在晶体折射率曲线的线性区；(2)语音信号的电光调制：由录音机监听孔输岀音乐信号作为输入信号，经音频电压放大器放大后加到LN晶体上，光电探测器输岀光电流经电压放大后送入功率放大电路的喇叭箱的输入端。调幣后，从喇叭屮听见了音乐；并且在示波器上可以观察到调制

8、前和解调后的波形。3、LN晶体透射率曲线及半波电压测量，锥光干涉图的观察(1)处于正交偏振器间的LN晶体，晶体光轴与激光光束方向一致，在没有外加电场的情况下，用一块毛玻璃扌当在晶体前光路中，在检偏器后观察到了单轴晶体的锥光干涉图。(2)施加外加电场，单轴晶体变成了双轴晶体，看到了双轴晶体的锥光干涉图。(两个锥光干涉图如前述实验原理屮所示)(3)在两个偏振器垂肓的情况下，沿X轴对LN晶体慢慢施加真流电压。测量某电压值，记录在该电压下相应的光电流的大小，并做出I・V关系曲线即LN透射率曲线。(测量范围从0-700V,每50V测量一次。曲线上电流极

9、大值所对应的电压即为LN晶体的半波电压)(4)在两个偏振器平行的情况下，测量LN晶体的透射率曲线，方法同上。使用大块铠酸锂晶体，调节光路可以看到锥光干涉图。换用小块