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电子科大物理光学第二版 第4章 晶体光学C
4.9 电光效应
4.9.1 泡克尔(Pockels)效应和克尔(Kerr)效应
1. 电光效应
因外加电场使介质的光学性质(折射率)发生变化
的效应。
2
Δn n(E ) − n0 aE + bE + ...
线性电光效应( Pockels 效应) :
Δn aE 其中:a 为线性电光系数
若晶体具有对称中心,则无一次电光效应
二次电光效应( Kerr 效应):
2
Δn bE 其中:b 为二次电光系数
4.9.2 电光张量
4.9.2 电光张量
可以通过晶体的折射率椭球的大小、形状和取向的变
化,来描述外电场对晶体光学特性的影响:
2 2 2
x 1 x 2 x3
+ + 1
ε 1 ε 2 ε 3
1
逆介电张量: β ij
ε ij
β 0x 2 + β 0x 2 + β 0x 2 1 (主轴坐标系下,无外电场)
1 1 2 2 3 3
外电场作用下: β x x 1
ij i j
1
4.9.2 电光张量
Δβ ij 可以表示折射率椭球的大小、形状和取向的变
化,将其外电场E为函数展开:
Δβ β ′ − β 0 γ E + h E E + ...
ij ij ij ijk k ijpq p q
γ h
其中: ijk 是三阶张量,线性电光系数; ijpq 是四
阶张量,二阶电光系数;
-- Pockels 表述方法
线性电光效应: Δβ ij γ ijk Ek
1
β ij 是二阶对称张量:
ε ij
β x 2 + β x 2 + β x 2 + 2β x x + 2β x x + 2β x x 1
11 1 22 2 33 3 12 1 2 23 2 3 31 3 1
外电场作用下
4.9.2 电光张量
与未加外电场的情况下比较可得:
Δβ β − β 0 ⎫ β ij 是二阶对称张量:
11 11 1 ⎪
Δβ β − β 0 ⎪ 二重下标简化为单个下标
22 22 2
0 ⎪
Δβ 33 β 33 − β 3 ⎪
⎬
Δβ 23 β 23 ⎪ β 11 β 22 β 33 β 23 β 13 β 12
Δβ 32 β 31 ⎪ β 1 β 2 β 3 β 4 β 5 β 6
⎪
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