Chap4 光调制技术.ppt

光调制 通过改变光波的振幅、强度、相位、频率或偏振等参数，使传播的光波携带信息的过程。 功能 在光通信系统中实现从电信号到光信号的转换 目的 对所需处理的信号或被传输的信息作某种形式的变换，使之便于理解、传输和检测 光调制器： 利用光和物质相互作用所产生的效应来控制光波的强度或相位的器件 二 、光调制分类 内调制 将调制信号直接注入激光器，从而改变输出激光的参数的调制方式 外调制 在激光谐振腔以外的光路上放置调制器，将待传输信号加载到调制器上，使输出光的特性随信号而变的调制方式 1875年，英国的Kerr发现了电光效应中的Kerr效应，利用这一效应制作的Kerr盒是一种用途广泛的电光调制器； 利用KDP晶体在电场作用下的双折射效应也可以制作电光调制器； 利用Pokels效应也可以制作电光调制器； 利用超声波作用下介质折射率周期性变化的声光效应可以制作声光调制器； 利用法拉第效应可以制作磁光调制器与光隔离器。 利用强磁场中激光的Zeeman效应可以进行超细光谱分析与激光稳频。 5.1晶体光学基础 空间点阵学说与空间群理论结合，形成了近代关于晶体几何结构的完备理论 。 5.1.1晶体结构与基本概念 晶体 组成物质的微粒（原子、分子或离子）或微粒群在空间按照一定的规则周期性排列形成的一种晶态固体。 基元 构成晶体的无限重复的微粒或粒子群，是晶体的基本结构单元，称为基元。 晶格 点阵： 基元用结点代替，则晶体可看成一些相同结点在空间有规则周期性无限分布形成的集合，称点阵。 晶格 通过点阵中的结点可以做许多平行的直线簇和平行的平面簇，构成一种格子结构，称为晶格， 格点 晶格中的结点就成为晶格中格点。 晶胞 晶格中以一个格点为顶点、其上发出的三个基本平移矢量a、b、c为三个相邻棱边，形成一个平行六面体——晶体的基本重复单元：晶体学原胞，简称晶胞 平移矢量代表晶胞棱边的长与取向，晶棱长即平移矢量应为该取向上的最小重复长度，称为晶胞的周期。 选择原则 所选择的平行六面体应该能够反映整个空间点阵的对称性，以及平行六面体的对称性应与空间点阵的对称性一致。 平行六面体上棱与棱之间的直角关系应力求最多。 平行六面体的体积应最小 晶胞常数 用来描述晶体学原胞的三个棱长a0、b0、c0以及它们之间的夹角?、?、?这六个参数 晶格常数与晶轴 a0、b0、c0称为晶体原胞的晶格常数，其方向代表晶轴方向。 晶面 晶体点阵可从各个方向划分成许多组平行且等距离的平行点阵，这些平行点阵所处的平面称为晶面，晶面方向由密勒指数（hkl）标记，h、k、l是互质的整数，其比有关系： 其中，、、为晶面与晶轴相交的截距。 七大晶系、十四种布拉菲格子、三大晶族 七大晶系 根据晶胞常数的特点，可将晶体分为七种类型 布拉菲格子 每一晶系由可以按照节点在其中的分布规律再细分成四种可能形式的晶格。布拉菲证明这28种形式中，只能有14种独立的空间格子 低级晶族：无高次旋转轴的晶体 中级晶族：有一个高次旋转轴的晶体 高级晶族：有一个以上高次旋转对称轴的晶体 配位数： 晶格点阵中某一格点相邻的格点数。 面心立方格子配位数12，体心立方格子为14。 原子致密度： 晶体内原子所占体积和晶胞总体积之比。 面心立方格子致密度0.74，体心立方格子0.68。 5.1.2晶体的基本性质 自限性 指晶体自发形成封闭凸几何多面体的能力。 晶面、晶棱、顶点间关系：晶面数+顶点数=晶棱数+2 晶面角守恒 同一品种晶体不论其外形如何，晶面间交角总是确定的 均匀性 指晶体在不同位置上具有相同的物理性质。 晶格中所有格点都在三维空间以原胞为单位周期性排列 ——每个原胞周围的格点情况均一样——均匀性 各向异性 指晶体的宏观性质随观察方向的不同而不同。 本质：晶体沿不同晶轴方向晶格常数不同，即：晶格中各向格点的排列方式不同 典型表现： 解理：晶体受力后破裂总沿一个确定方向发生 双折射：当一束光射入某些晶体时，出射光会分为两束偏振方向不同的光，向两个方向折射。 标志晶体中光波传播的相速度与光的偏振状态与光的传播方向有关。对于一定的传播方向，一般有两个可能的相速度值，它们相应于光波的两种互相正交的偏振态。 5. 对称性 指晶体的几何形态由于晶体内部结构在某些不同方向或在同一方向的不同位置存在着有规则的重复性。 6. 最小内能性（长程有序性） 晶体内部规则排列的质点间引力与斥力平衡，所有质点均处于平衡位置，形成一种规则排列的长程有序结构。此时，无论使质点间的距离增大或减小都将导致相对势能的增加，因而晶体具有最小的内能。 —体现：晶体具有一定的熔点、凝固点 5.2光在晶体中的传播 5.2.1晶体的极化率与介电系