电光调制试验.DOC

組別：物理91級 第四組 姓名：吳政雄(主筆)、李文賢 實驗日期：2001/05/04 實驗目的： 1.了解熟悉電光效應(Electro-Optical Effect)。2.接觸非線性光學（Nonlinear Optics） 實驗內容： KDP光調製(EOM)組基本特性的測量 EOM對頻率的響應 實驗器材： He-Ne laser Polarizer (P1, P2) Pockels cell (內為KDP晶體) 高壓電源供應器 光具座 示波器 波形產生器 信號放大器 (OP amp) 實驗步驟： KDP光調製(EOM)組，基本特性的測量： (1)實驗裝置圖： 圖2.1 電光調制實驗裝置圖 (2)依照圖2.1的次序，將各光學元件與電路安裝完成，且完成光學路徑的準直工作。 (3)將Polarizer P2及Pockels cell自支架上移走，旋轉Polarizer P1使光感知器讀值為最大，此時雷射偏振方線與P1相同。 (4)將P2放入後，旋轉P2直到示波器讀值最小。 (5)將Pockels cell放入，旋轉cell直到示波器讀值最小，此時改變輸入電壓V，並不會改變示波器讀值，故可以確定Pockels cell中KDP晶體的光軸與入射光偏振面平行或垂直。 (6)紀錄Pockels cell旋轉台上的角度後，在順時針轉Pockels cell 450。 (7)由零伏特開始增加輸入電壓，每10伏特記錄示波器讀值一次，直到輸入電壓為400伏特為止。 (8)緩慢的將電壓歸零，反轉輸入電壓，由零伏特開始下降，每下降10伏特記錄示波器讀值一次，直到輸入電壓為-400伏特為止。 (9)將上述資料，繪成T-V的影響曲線。並由圖上求得1.Vλ/2 2.V0工作點電壓。 (10)估算Pockels cell中KDP晶體的幾何結構與尺寸，稍後利用公式推出KDP晶體電光係數值r6z。 (11)在（5）的步驟後，架上補償器，並旋轉補償器，使改變補償器內部晶體厚度，並不會改變光度計的讀值時，將Pockels cell與補償器都旋轉45°，再重複（7）和（8）的步驟。可以發現補償器可以提供相位，將整個正弦函數圖形平移，讓輸入電壓為零時的光讀計讀值亦為零。 (12)將直流電壓輸入改為放大器以及信號產生器，利用補償器將工作點調為200V，觀察各種輸入波形所產生的頻率響應，和輸出信號延遲，並記錄輸入頻率及示波器上的輸出電壓差。 EOM對頻率的響應： 由訊號產生器輸出正弦波(sine wave)，經過信號放大器(op amp)放大50倍（電壓足以驅動EOM），調整補償器的光軸與厚度使工作點恰落於線性範圍中心。頻率每增加10Hz，記錄輸出的強度，作頻率對強度圖。 結果與討論： 甲、數據整理1.調製EOM組，基本特性的測量---(a)T-V 影響曲線---實驗數據： 輸入電壓(V) 輸出電壓(V) 輸入電壓(V) 輸出電壓(V) -400 30.01 0 13.56 -390 28.52 10 16.57 -380 25.82 20 18.95 -370 22.65 30 21.96 -360 19.71 40 24.31 -350 18.35 50 26.15 -340 16.39 60 28.93 -330 15.23 70 31.02 -320 13.49 80 32.71 -310 11.53 90 35.01 -300 9.82 100 36.58 -290 8.33 110 37.84 -280 7.03 120 38.63 -270 5.43 130 40.84 -260 3.47 140 42.31 -250 2.57 150 43.74 -240 1.40 160 44.18 -230 0.68 170 45.03 -220 1.02 180 46.71 -210 2.13 190 47.27 -200 2.72 200 49.97 -190 3.02 210 50.38 -180 3.16 220 50.26 -170 3.18 230 49.98 -160 3.21 240 47.23 -150 3.17 250 47.05 -140 3.00 260 46.58 -130 2.68 270 46.21 -120 1.86 280 45.72 -110 0.57 290 44.36 -100 0.79 300 43.92 -90