光电子技术第七讲电光调制分析.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 横向电光效应可以分为三种不同的运用方式： (2)沿x方向加电场(即电场方向垂直于x光轴)，通光方向垂直于x铀，并与z轴成45o 夹角(晶体为45o -x切割)。 2．横向电光调制（通光方向与电场方向垂直） 一、强度调制 21 横向电光效应可以分为三种不同的运用方式： (3)沿y轴方向加电场，通光方向垂直于y轴，并与z轴成45o夹角(晶体为45o -y切割）。 2．横向电光调制（通光方向与电场方向垂直） 一、强度调制 20 外加电场是沿z轴方向，Ex=Ey=0， Ez=E，晶体的主轴 x， y旋转45o 至 x’，y’。 电极 L D x z y V 调制电压 传播方向 输入光偏振方向 一、强度调制 19 2．横向电光调制 由于影响输出光强的主要因素是?，所以只讨论? 。 由于在z向加场，三个感应主轴的折射率和纵向运用相同。 一、强度调制 18 2．横向电光调制 由于沿x’方向通光，入射光的振动方向和z成450，光在晶体中分解为沿z，y’方向振动的两束光。 z y/ 若晶体长度为L，厚度(两电极间距离)为d，外加电压V＝Ezd，则 一、强度调制 17 2．横向电光调制 e，o光的折射率: 这两束光通过晶体后的位相差为: 使降低调制电压的途径： 在达到一定量相位调制的前提下， ①增加晶体长度 ②减小晶体厚度 晶体自然双折射引起的相差与外加电场无关，在实际应用中起偏置作用，对温度非常敏感。 一、强度调制 16 2．横向电光调制 例题：在长度为10mm的KDP晶体上施加4000V的电压，计算折射率变化情况。 一、强度调制 15 2．横向电光调制 解： KDP晶体横向电光调制的主要缺点是存在自然双折射引起的相位延迟，这意味着在没有外加电场时，通过晶体的线偏振光的两偏振分量之间就有相位差存在，当晶体因温度变化而引起折射率n0和ne的变化时，两光波的相位差发生漂移。 一、强度调制 14 2．横向电光调制 在KDP晶体中，自然双折射的影响会导致调制光发生畸变，甚至使调制器不能工作。所以，除了尽量采取一些措施(如散热、恒温等)以减小晶体温度的漂移之外，主要是采用一种“组合调制器”的结构予以衬偿。 一、强度调制 13 2．横向电光调制 常用的补偿方法有两种： 方法一：将两块几何尺寸几乎完全相同的晶体的光相互成90o串接排列。 x1 光波 z1 y V + - 调制电压 L D V + - x2 z2 一、强度调制 12 2．横向电光调制 方法二：两块晶体的z轴和y’轴互相反向平行排列，中间放置一块1／2 波片。这两种方法的补偿原理是相同的。外电场沿z轴(光轴)方向，但在两块晶体中电场相对于光轴反向。 L D V x y z y x z V x z λ/2波片 一、强度调制 11 2．横向电光调制 针对方法二讨论： 当线偏振光沿x’轴方向入射第一块晶体时，电矢量分解为沿z方向e1光和沿y’方向的o1光两个分量，当它们经过第一块晶体之后，两束光的相位差 一、强度调制 10 2．横向电光调制 V y/ z λ/2波片 若两块晶体的尺寸、性能及受外界影响完全相同，则自然双折射的影响即可得到补偿。 经过1/2波片后，两束光的偏振方向各旋转900。 经过第二块晶体后，原来e1光变成o2 光， o1光变成e2光，则它们经过第二块晶体后，其相位差 于是，通过两块晶体之后的总相位差 一、强度调制 9 2．横向电光调制 括号内的就是纵向电光效应的半波电压，所以 当 时，半波电压为 　 例 在半波电压对KDP晶体纵向电光调制中，波长为1.06μm时， 一、强度调制 8 2．横向电光调制 横向半波电压是纵向半波电压的d/L倍。减小d，增加长度L可以降低半波电压。但是这种方法必须用两块晶体，所以结构复杂，而且其尺寸加工要求极高。 一、强度调制 结 论 7 2．横向电光调制 主要由起偏器和电光晶体组成。起偏器的偏振方向平行于晶体的感应主轴x’(或y’)，此时入射晶体的线偏振光不再分解成沿x’、y’两个分量，而是沿着x’(或y’)轴一个方向偏振，故外电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位，相位的变化为