光折變效應(yīng)講解

1第一章光折變效應(yīng)電光效應(yīng)：電光介質(zhì)的折射率隨外加電場(chǎng)E而變化。1.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)當(dāng)折射率變化很小時(shí)，可用泰勒級(jí)數(shù)展開：1、Pockels效應(yīng)(線性電光效應(yīng))

無(wú)對(duì)稱中心的材料中2、Kerr效應(yīng)(平方電光效應(yīng))r的典型值在10-12-10-10m/VADP、KDP、LN、LT、CdTeg的典型值在10-18-10-14m2/V2液體、玻璃和某些具有對(duì)稱中心的晶體23、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)1.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)

為相對(duì)介質(zhì)隔離率張量，折射率橢球折射率橢球中兩個(gè)主折射率的確定折射率橢球的數(shù)學(xué)表達(dá)式E=106V/m時(shí)：Pockels效應(yīng)對(duì)應(yīng)的折射率改變約為10-6–10-4量級(jí)，Kerr效應(yīng)對(duì)應(yīng)的折射率改變約為10-6–10-2量級(jí)，31.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)矩陣元排序?qū)ΨQ性晶體對(duì)稱性

二階張量 9 6r三階張量27

18出現(xiàn)零矩陣元或反號(hào)矩陣元g四階張量81

36出現(xiàn)零矩陣元或反號(hào)矩陣元

為相對(duì)介質(zhì)隔離率張量折射率橢球當(dāng)穩(wěn)態(tài)電場(chǎng)被加到晶體上時(shí)3、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)41.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)矩陣元排序?qū)ΨQ性

二階張量 9 6r三階張量27

18g四階張量81

36排序?qū)ΨQ性:是對(duì)稱張量：ij=

jig的下標(biāo)k,l是兩個(gè)偏微分，所以kl也具有對(duì)稱性rij=

rijgijkl=gjiklgijkl=gijlk3、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)51.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)3、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)(i

,j

)重新命名:61.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)例：LiNbO3晶體三角晶系3m點(diǎn)群，單軸晶體n1=n2=non3=ne

折射率橢球方程為：3、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)71.9各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)表明這個(gè)折射率橢球的主軸的方向不變，其尋常和非常折射率變化分別由下式給出為:結(jié)論：(1)外加電場(chǎng)沿著c軸，晶體主軸的方向不變，但no，ne都發(fā)生變化；(2)外加電場(chǎng)沿著x軸，折射率橢球的x1和x2軸都有轉(zhuǎn)動(dòng)，且不再是單軸晶體3、各向異性介質(zhì)的電光效應(yīng)變化量一般很?。哼@表明，當(dāng)沿著單軸晶體LiNbO3和LiTaO3的光軸方向外加一個(gè)電場(chǎng)時(shí)，它仍然是具有相同主軸的單軸晶體81.8LN晶體中光輻照區(qū)空間電荷與

n的空間分布

鈮酸鋰晶體（LN）光生伏打效應(yīng)=>光生伏打場(chǎng)104

V/mm自散焦介質(zhì):n<0線性電光效應(yīng)=>折射率改變10-5–10-3光生載流子:電子沿著+c方向（Ps）遷移溫金珂等人的靜電顯示法實(shí)驗(yàn)表明：空間電荷主要集中于光照區(qū)的邊緣，正電荷分布在-c

邊緣，負(fù)電荷分布在+c

邊緣。91.8LN晶體中光輻照區(qū)空間電荷與

n的空間分布

Chen測(cè)量光折變

n的實(shí)驗(yàn)裝置101.8LN晶體中光輻照區(qū)空間電荷與

n的空間分布

n的空間分布空間電荷場(chǎng)分布1、n的空間分布依賴于c軸的取向:在平行于c軸方向：輻照區(qū)中心為負(fù)透鏡，輻照區(qū)邊緣為兩個(gè)正透鏡；在垂直于c軸方向：只有一個(gè)負(fù)透鏡2、沿c軸方向輻照區(qū)邊緣正透鏡的成因3、n與輻照時(shí)間的關(guān)系t->

，n趨于飽和值，負(fù)透鏡失去梯度，變?yōu)殡A躍型，因而入射光束通過(guò)它不再發(fā)散。11用聚焦的非偏振的He-Ne激光束沿LiNbO3：Fe晶體的x

軸或

y軸方向輻照較薄樣品時(shí)，在晶體前向的遠(yuǎn)場(chǎng)屏上觀察到十分規(guī)則的遠(yuǎn)場(chǎng)圖樣（橄欖型）1.10LiNbO3:Fe晶體的光折變類透鏡效應(yīng)

及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣當(dāng)樣品較厚或者e光入射時(shí)，都有利于光感應(yīng)光散射的形成，而不利于類透鏡效應(yīng)的形成。o光讀出e光讀出121.10LiNbO3:Fe晶體的光折變類透鏡效應(yīng)

及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣A點(diǎn)具有最大斜率，光線向左偏折最大；A1和A1'斜率相同，光線偏折相同條紋左右對(duì)稱曲線斜率相同的點(diǎn)，具有相同的波矢方向，遠(yuǎn)場(chǎng)處落于相同的位置發(fā)生干涉。

方向情況求最大折射率變化：131.10LiNbO3:Fe晶體的光折變類透鏡效應(yīng)

及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣求最大折射率變化：

方向情況當(dāng)e光讀出和o光讀出時(shí)，由于遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣中條紋數(shù)目不同，所以

的最大值也是不同的。e光讀出時(shí)：o光讀出時(shí)：141.10LiNbO3:Fe晶體的光折變類透鏡效應(yīng)

及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣條紋上下對(duì)稱

∥方向情況求最大折射率變化：∥情況下，折射率變化速度更快即斜率更大，光線偏折更大所以遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖形呈橄欖形151.10LiNbO3:Fe晶體的光折變類透鏡效應(yīng)

及其遠(yuǎn)場(chǎng)衍射圖樣∥方向情況e光讀出