电光效应课程设计解读.doc

工程光学 课程设计(论文) 设计（论文）题目 电光效应 学院名称 核技术与自动化工程 专业名称 测控技术与仪器专业 学生姓名 学生学号 2013060101 任课教师 赵晓云 设计（论文）成绩 教务处 制 2015年07 月04 日  目录 摘要 1 液晶电光效应实验 2 1.实验目的 2 2.实验原理 2 2.1液晶电光效应 2 2.2电光调制原理 3 2.3液晶光开关的工作原理 5 2.4液晶光开关响应时间特性 7 2.5液晶光开关的视角特性 7 2.6液晶光开关构成图像显示矩阵的方法 8 3.实验内容 9 3.1实验仪器 9 3.2实验步骤及数据处理 11 4.实验总结 15  摘要 本报告介绍了电光效应原理，并利用电光效应完成了电光调制实验。电光效应是一种重要的物理现象，是指各向同性的介质在外电场作用下显示出光学各向异性，表现为折射率因外电场而发生变化的一种现象。利用电光效应将调制电压加载到光波上的技术就叫电光调制。电光调制根据所施加的电场方向的不同，可分为纵向电光调制和横向电光调制。本实验完成用液晶电光效应的电光调制。 关键词：电光效应 电光调制 液晶电光效应 常黑状态 常白状态  液晶电光效应实验 1.实验目的 （1）根据液晶的电光效应特性，可制成光开关器件。在掌握液晶光开关的基本工作原理的基础上，测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压。? （2）测量驱动电压周期变化时，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间。? （3）?测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件。? （4）了解液晶光开关构成图像矩阵的方法，学习和掌握这种矩阵所组成的液晶显示器构成文字和图形的显示模式，从而了解一般液晶显示器件的工作原理。 2.实验原理 2.1液晶电光效应 液晶是介于液体与晶体之间的一种物质状态。它既有液体的流动性，又有晶体的取向特性。目前液晶材料都是长型分子或盘型分子的有机化合物，是一种非线性的光学材料。当液晶分子有序排列时表现出光学各向异性，光通过液晶时，会产生偏振面旋转，双折射等效应。液晶分子是含有极性基团的极性分子，在电场作用下，偶极子会按电场方向取向，导致分子原有的排列方式发生变化，从而液晶的光学性质也随之发生改变，这种因外电场引起的液晶光学性质的改变称为液晶的电光效应。 液晶是1888年奥地利植物学家Reinitzer在做有机物溶解实验时，在一定的温度范围内观察到的，1961年美国RCA公司的Heimeier发现了液晶的一系列电光效应，并制成了显示器件。液晶显示器件由于具有驱动电压低(一般为几伏)，功耗极小，体积小，寿命长，环保无辐射等优点，在当今已广泛应用于各种显示器件中。 2.2电光调制原理 LN晶体横向电光调制器的结构如图2 当光经过起偏器P后变成振动方向为OP的线偏振光，进入晶体 (z = 0) 后被分解为沿x′和y′轴的两个分量，因为OP与x’轴、y’轴的夹角都是45o，所以位相和振幅都相等。即 ，于是入射光的强度为： 当光经过长为l的LN晶体后，x′和y′分量之间就产生位相差?，即： 从检偏器A（它只允许OA方向上振动的光通过）出射的光为)(lEx和)(lEy在OA轴 上的投影之和 于是对应的输出光强为： 将输出光强与输入光强比较，再考虑（11）式和（12）式，最后得到： 为透射率，它与外加电压V之间的关系曲线就是光强调制特性曲线，本实验就是通过测量透过光强随加在晶体上电压的变化得到半波电压Vπ。 如上图所示，透过率与V的关系是非线性的，若不选择合适的工作点会使调制光强发生畸变，但在V = Vπ/2附近有一直线部分（即光强与电压成线性关系），这就是线性调制部分。为此，我们在调制光路中插入一个λ/4波片，其光轴与OP成45o角，它可以使x′和y′两个分量间的位相有一个固定的π/2位相延迟，这时若外加电场是一个幅度变化不太大的周期变化电压，则输出光波的光强变化与调制信号成线性关系，即 其中V是外加电压，可以写成 ，但是如果Vm太大，就会