晏和玉晶体电光效应探究性实验.docVIP

北航物理实验探究性报告 晶体的电光效应 姓名：晏和玉 引言： 电光效 科技名词定义 作图得出T-V曲线 分析根据该实验数据所做的T-V曲线可得，曲线走向大致与理论曲线相符合，说明试验方法没有错误，但曲线的轮廓及具体形状与理论曲线还是有一定的差异。首先，曲线只有在0V以上即原点右端有，而理论曲线原点左端也有一段曲线作为比较。造成此现象的原因是没有加反向电压测一组数据；而至于曲线在接近极大极小附近处的曲率较理论曲线来说偏小。分析认为造成此种现象的原因有：1.实际作图时所采用的横纵坐标比例与理论图形采用的比列不同。 实际作图过程中找点的误差。 实验过程中仪器读数不稳定造成的读数误差。 实验过程选择的量程不合适造成的数据误差。 电光调制 实验现象： 当V1=839V时，失真最小： 当V2=485V时，振幅最大（线性调制）： 当V3=93V时，出现倍频失真： (三)两种方法测铌酸锂晶体的半波电压和电光系数 1）极值法测定LN晶体的半波电压： 从图中可以看到，V在0~50V时取最小值，在750~800V时取最大值。分别在这两个区域内每隔10V测量一次，原始数据如下： 电压 V/V 功率 P/mV 电压 V/V 功率 P/mV 10 0.05 750 172 15 0.04 760 172 20 0.03 770 173 25 0.03 780 173 30 0.02 790 172 35 0.03 800 172 40 0.06 比较数据可以得出，极小值大致出现在30V，极大值大致出现在770V，由此可得半波 电压V=770-30V=740V， 由 晶体基本物理量： 5mm 30mm 632.8nm 2.286 算出理论值得 电光系数 理论值V=700v , 误差ηv==5.71% 误差ηr==0.48% 2）调制法测定LN晶体的半波电压： 第一次倍频失真对应的电压V1=99V，第二次倍频失真对应的电压V3=849V。故 得半波电压V=750v， 由得： 电光系数 误差 误差 两种测量方法相比，调制法测量结果相对误差约7.14%，极值法测量结果误差约5.71%，实验值与理论值符合较好。其中，极值法比动态法更精确,其原因可能为在实验过程中光路有所偏移导致。 与标准值比较，两次实验过程中实际测得的半波电压均较理论半波电压偏大，但观察发现两种不同方法实际测得的半波电压（分别为740v和750v）之值比较接近，说明实验误差的原因可能主要来自于仪器。关于仪器误差分析，我认为可能主要由以下两方面的原因： 实验中光路不够好，可能是实验各仪器等高共轴调节不够精细，或者激光没有完全进入光电接收器。 受实验环境有关条件的影响，光功率相对于电压的反应较标准实验环境下的反应迟缓。 （四）讨论实验中观察到的输出波形和畸变产生的原因 根据理论计算，当V=0时，T应当为极小值（T=0），然而从实验测量出的T-V图中可以发现，当V=0时，T不为零，且极小值也不出现在V=0处，对此我们可以归纳出以下几种可能原因： （1）由于在调试前后两个偏振片过程中，难以保证其起偏方向完全垂直，这就导致了极小值点偏离V=0点。 （2）由于工艺上的原因，前后两个偏振片即使在完全垂直的情况下，也不可能完全消光，总会有光线透过，因此，极小值点之值大于零。 输出波形畸变产生的原因： 根据数学推导可得，光强透过率： （1）当时，工作点落在线性工作区的中部，将代入得： 这时，调制器输出的波形和调制信号的频率相同，即线性调制。 （2）当或，时，同理可得，这时输出光的频率是调制信号的两倍，即产生“倍频”失真。 （3）直流电压在0V附近或变化时，由于工作点不在线性区，故输出波形将失真。 实验改进 由于本实验涉及到广电接收器接收并测量激光通过光路后的光强，因此要尽可能减少外部光线对光电接收器测量激光光强的影响，所以我觉得可以在整个光电导轨上方做一个隔光罩，减少外部光强的影响。 我注意到本实验电压调节旋钮太过灵敏，在减小电压变化幅度调节测量时很难操作。因此我加直流电压的最大值尽可能合适，本实验加到的最高电压是1000V，所以最大直流电压可以略大于1000V即可，这样在找到极值且在极值附近减小电压调节幅度作更精细测量时便于电压可比较连续的的调节。当然也可以将晶体驱动电源的电压的