第八节光调制器件.ppt

扬州大学 3、声光偏转器的原理 掠射角与衍射角之和，也称为偏转角。即 由此可知： 偏转角正比于超声波的频率。故改变超声波的频率，即可改变光束的出射方向，这就是声光偏转器的原理。 四、磁光器件 1、法拉第旋光效应 原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。 具体的现象是：把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。其规律为： 式中，φ为振动面旋转的角度；l为光程；H为磁场强度；α为光线与磁场的夹角；V为比例常数，称费尔德常数。 不同介质，振动面的旋转方向不同。顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，V为正值。反之，则称为左旋或负旋介质，V为负值。 对于给定的磁光介质振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关，这一点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。 天然旋光性物质的振动面旋转方向，不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。 在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。在强磁场中放一块磁光物质ab，ab呈平行六面体状。其相对的两表面除留有一个很窄的缝隙外皆涂以银，光线从狭缝进入磁光介质，然后经过在镀银表面上的多次反射，从另一个狭缝射出。这时，出射的偏振光振动面的旋转角，将与光线在介质中多次反射的总光程成正比。 * 第八节、光调制器件 * 本节主要内容 一、概述 二、电光器件 1、电光调制器的工作原理 2、电光调制器的主要性能参数 三、 声光器件 四、 磁光器件 1、法拉第旋光效应 2、磁光器件工作原理 一、概述 光调制器件（光控器件）是指利用各种物理效应能够对光的振幅、频率、相位、偏振状态和传播方向等参量进行调制的器件。 光调制器件的工作基础是物质对外来作用，产生各种物理效应。例如，电光效应、声光效应、磁光效应等。 二、电光器件 1、电光调制器的工作原理 电光器件是指利用某些物质的电光效应可以制成的器件。 电光效应是指某些光学介质，当受到外电场作用时，它的折射率将随着外加电场变化，介电系数和折射率都与方向有关，在光学性质上变为各向异性；当不受外电场作用时，介电系数和折射率都是标量，与方向无关，在光学性质上是各向同性的。 迄今已发现的电光效应有两种： 一种是折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例，称为泡克耳斯(Pockels)效应；利用泡克耳斯效应制成的调制器，称为泡克耳斯盒，其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。泡克耳斯盒分为纵向调制器和横向调制器两种。 另一种是折射率的变化量与外电场强度的平方成比例，称为克尔(Kerr)效应。利用克尔效应制成的调制器，称为克尔盒，其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化合物。 当不给克尔盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过起偏器P后变为振动方向平行于P光轴的平面偏振光，通过克尔盒时其振动方向不变。在光路中起偏器P和检偏器Q的光轴安装时调成彼此垂直，当光到达检偏器Q时，因光的振动方向垂直于Q的光轴而被阻挡，所以Q没有光输出。 非偏振光 振动方向平行于P光轴的平面偏振光 检偏器Q 起偏器P 当给克尔盒加电压时，盒中的介质则因有外电场的作用而具有单轴晶体的光学性质，光轴的方向平行于电场。通过它的平面偏振光则改变其振动方向。经过起偏器P产生的平面偏振光，通过克尔盒后，振动方向就不再与Q光轴垂直，而是在Q光轴方向上有光振动的分量，此时Q就有光输出了。Q的光输出强弱，与盒中介质的性质、几何尺寸、外加电压的大小等因素有关。 非偏振光 振动方向平行于P光轴的平面偏振光 检偏器Q 起偏器P 如果外加电压是周期性变化 ，对于结构已确定的克尔盒来说，则Q的光输出必然也是周期性变化的，因此可实现对输出光偏振和强度的调制。 几个偏振量的方位关系如图所示。其中，光的传播方向平行于z轴；M和N分别为起偏器P和检偏器Q的光轴方向，二者彼此垂直；α为M与y轴的夹角，β为N与y轴的夹角。 y 晶体的双折射现象 当一束单色光在各向同性介质的界面折射时，折射光线只有一条，遵守折射定律。 当一束单色光在各向异性介质的界面折射时，一般可以产生两束折射光线，这种现象就叫双折射 有一束总是遵循折射定律，即不论入射光线方位如何，折射光线总是在入射面内，并且入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数。我们把这束折射光称为寻常光，用o表示。 另一条折射光线则不同，一般情况下，入射角