報(bào)告1-光電調(diào)制課件

電光調(diào)制EOM1．晶體的折射率橢球

根據(jù)光的電磁理論知道，光波是一種電磁波。在各向異性介質(zhì)中，光波中的電場(chǎng)強(qiáng)度矢量與電位移矢量的方向是不同的。

對(duì)于任意一種晶體，我們總可以找到一個(gè)直角坐標(biāo)系（x，y，z）,在此坐標(biāo)系中有

(i=x，y，z)。這樣的坐標(biāo)系（x，y，z）叫做主軸坐標(biāo)系。光波在晶體中的傳播性質(zhì)可以用一個(gè)折射率橢球來(lái)描述，當(dāng)主軸平行于晶軸時(shí)，折射率橢球的表達(dá)式寫(xiě)為：(1)其中（i=x，y，z）,是晶體的主折射率。對(duì)于單軸晶體（如本實(shí)驗(yàn)所用的LN晶體）有nx=ny=no，nz=ne，于是單軸晶體折射率橢球方程為：（2）由此看出，單軸晶體的折射率橢球是一個(gè)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的橢球。在新的感應(yīng)主坐標(biāo)系（x′，y′，z′）中一般情況下有<<，于是上述結(jié)果表明，在LN晶體的z軸方向上加電場(chǎng)時(shí)，原來(lái)的單軸晶體（nx=ny=n0，nz=ne）變成了雙軸晶體（nx′≠ny′≠nz′），折射率橢球在x′y′平面上的截線由原來(lái)的圓變成了橢圓，橢園的短軸x′（或y′）與x軸（或y軸）平行,感應(yīng)主軸的長(zhǎng)短與Ez的大小有關(guān)，這就顯示了晶體的線性電光效應(yīng)。

，

3、光相位調(diào)制電光相位調(diào)制器如圖：當(dāng)入射光沿晶體光軸z方向傳播時(shí)，電矢量在x′方向振動(dòng)的光波與y′方向振動(dòng)的光波傳播速度不同（這是因?yàn)閚x′≠ny′），因此通過(guò)長(zhǎng)度為的電光晶體后要產(chǎn)生位相差：（5）其中是晶體的通光長(zhǎng)度，d是晶體在z方向的厚度，V=Ezd是外加電壓，此式表明，由引起的位相差與加在晶體上的電壓V成正比，這種以電場(chǎng)方向和光傳播方向相互垂直方式工作的電光調(diào)制器稱(chēng)為橫向調(diào)制器。在電光效應(yīng)中，將兩個(gè)光波產(chǎn)生位相差為π時(shí)晶體上所加的電壓稱(chēng)為“半波電壓”，記為Vπ，于是所以有（6）聯(lián)立（5）（6）（7）如果外加電壓是正弦的寫(xiě)為在晶體入射表面（z=0）給出入射光場(chǎng)表達(dá)式為則輸出(8)其中被稱(chēng)為調(diào)相指數(shù)

引用貝賽爾函數(shù)恒等式可將（8）式重寫(xiě)為（9）取一階近似得到

（10）由上式可用看出，經(jīng)過(guò)電光相位調(diào)制后，出現(xiàn)了兩個(gè)邊頻。調(diào)制后的光聚焦到低溫槽中的晶體，由于非均勻展寬效應(yīng)，在中心頻率處產(chǎn)生燒孔。

當(dāng)光經(jīng)過(guò)長(zhǎng)為的LN晶體后，x′和y′分量之間就產(chǎn)生位相差，即

（11）從檢偏器A（它只允許OA方向上振動(dòng)的光通過(guò)）出射的光為和在OA軸上的投影之和(12) 于是對(duì)應(yīng)的輸出光強(qiáng)為

（