光电子学-第五章分析.ppt

光辐射的调制 电光调制 g63横向电光相位延迟 横向运用最大的优点是可以利用增大纵横比来降低半波电压。 通过晶体后两光产生相位差为： 电光调制 g63横向电光效应的补偿方式 第二块晶体相对于第一块翻转90度放置，电场反向 电光调制 g63横向电光效应的补偿方式 第二块晶体相对于第一块翻转180度放置 电光调制 KDP类晶体的电光振幅调制 KDP晶体g63纵向运用 入射光强为： 调制光强为： 电光调制 KDP类晶体的电光振幅调制 KDP晶体g63纵向运用 调制光强为： 调制器的透过率为： 为减小失真，使透过率线性变化： 电光调制 KDP类晶体的电光振幅调制 振幅调制或强度调制:KDP晶体g63纵向运用 输出光强仍为正弦变化, 不失真。 可见失真程度很小 电光调制 KDP类晶体的电光相位调制 输出光强为: 外电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位 电光调制 光电子学实验----铌酸锂（LiNbO3）晶体横向调制 LN晶体是单轴晶体，其线性电光系数矩阵为： 没有加电场之前，LN的折射率椭球为： 加上电场之后，其折射率椭球变为： LN晶体折射率椭球 x3 x2 x1 n1 n2 n3 电光调制 光电子学实验----铌酸锂（LiNbO3）晶体横向调制 实验光路为： x1 x3 d Y P A E L U 横向电光调制示意图 横向电光调制： 加上横向电场之后，其折射率椭球变为： 新的主轴折射率为： 电光调制 光电子学实验----铌酸锂（LiNbO3）晶体横向调制 实验光路为： x1 x3 d Y P A E L U 横向电光调制示意图 LN的横向电光延迟为： 电光调制 光电子学实验----铌酸锂（LiNbO3）晶体横向调制 实验光路为： 电光调制实验系统连接方法 激光器 起偏器 电光晶体 1/4波片 检偏器 光电探测器 示波器 激光器电源 ZYEOM-Ⅱ-SS 信号源 电光调制 光电子学实验----铌酸锂（LiNbO3）晶体横向调制 LN的横向振幅调制光强： 光强透过率T为 电光调制 电光波导相位调制器 电光波导强度调制器 电光波导调制器 超声波通过介质时，介质中的各点将出现随时间和空间周期性变化的弹性应变。引起介质中各点的折射率产生相应的周期性变化。 声光调制 声光衍射效应 按照超声波频率的高低和介质中声光相互作用长度的不同， 由声光效应产生的衍射有两种常用的极端情况：喇曼—乃斯(Raman-Nath)衍射和布拉格衍射。 衡量参量 ： 当Q≤π----喇曼—乃斯衍射 当Q≥4π----布拉格衍射 声光效应：当光通过有超声波作用的介质时，相位受到调制，其结果如同它通过一个衍射光栅，光栅间距等于声波波长，光束通过这个光栅时就要产生衍射。 声光调制 声光衍射效应----拉曼-奈斯衍射 拉曼-纳斯衍射： 拉曼-纳斯衍射的特点：由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用，形成与入射方向对称分布的多级衍射光。 光波 波阵面 声波波阵面 声波通过介质——介质中产生随时间、空间周期变化的弹性波——折射率周期变化——相当于“相位光栅”——发生光的衍射 声光调制 声光衍射效应----拉曼-奈斯衍射 设宽度为D 的光波垂直入射宽度为L 声波柱，则在声场外P点处总的衍射光强是所有子波源贡献的和. 介质中传播声频行波表示为 折射率相应规律变化 则在＋L/2处出射光波为 若在-L/2处入射光波为 声光调制 声光衍射效应----拉曼-奈斯衍射 设宽度为D 的光波垂直入射宽度为L 声波柱，则在声场外P点处总的衍射光强是所有子波源贡献的和. 平面相位光栅衍射 从X点的子波到达P点的扰动为： 在P点得到的光波复振幅是全光束口径D上子波和 声光调制 宽度为D 的光波垂直入射宽度为L 声波柱，在声场外P点处总的衍射光强 极大值方向： 零级亮纹两边对称分布高级亮纹 衍射角大小与声波频率成反比 极大值光强： 同级衍射光强相等 衍射光发生频移： 声光衍射效应----拉曼-奈斯衍射 声光调制 光电子学实验----拉曼-奈斯声光调制 拉曼奈斯衍射各级衍射光的光强度 对于一级衍射光强度与超声波功率正比 拉曼奈斯衍射只适用于振幅较大的低频弹性波的情况 声光调制 光电子学实验----拉曼-奈斯声光调制 观察拉曼—奈斯衍射现象 超声波信号源的功率影响衍射光的强度 超声波信号源的功率影响衍射角的大小 声光调制 晶体的声光效应----布拉格衍射 布拉格衍射的显著特点是衍射光强分布不对称，而且只有零级和+1 或 -1 级衍射光，如果恰当地选择参量，并且超声功率足够强，可以使入射光的能量几乎全部转移到零级或 1 级衍射极值方向上。 布拉格衍射声光相互作用区较长，必须考虑介质厚度的影响，视为体光栅衍射 布