课件光电子技术与新型材料4.4.ppt

共27页 * 共27页 * 共27页 * 共27页 * 共27页 * 光电技术 * 共27页 * 一种是电场方向与通光方向一致，称为纵向电光效应； 另一种是电场与通光方向相垂直，称为横向电光效应。 4.4.4、电光相位延迟 22 1、纵向应用 x? z y? V 入射光 出射光 如果光波沿KDP类晶体Z方向传播，则其双折射特性取决于椭球与垂直于Z 轴的平面相交所形成的椭园。令 Z = 0，椭圆方程为: 4.4.4、电光相位延迟 21 1、纵向应用 x? z y? V 入射光 出射光 长、短半轴与 x? 、y? 重合→ x?、y?是两个分量的偏振方向→对应 nx’、 ny’ 。 线偏振光沿z入射，E在x方向(z=0) →分解x?和y?方向两偏振分量→x?方向光传播速度快→y?方向光传播速度慢→光程为 nx’L 和ny’L。 相位延迟分别为 20 4.4.4、电光相位延迟 1、纵向应用 当这两个光波穿过晶体后将产生一个相位差 V = Ez L 是沿Z 轴加的电压。 当电光晶体和通光波长确定后，相位差的变化仅取决于外加电压 改变电压→相位成比例地变化 19 二、电光相位延迟 1、纵向应用 当光波的两个垂直分量Ex’ , Ey’ 的光程差为半个波长(相应的相位差为π)时所需要加的电压，称为“半波电压”，通常以 表示 18 4.4.4、电光相位延迟 1、纵向应用 半波电压是表征电光晶体性能的一个重要参数，这个电压越小越好，特别是在宽频带高频率情况下，半波电压越小，需要的调制功率就越小。 和 2、横向应用 如果沿z向加电场，光束传播方向垂直于z轴并与y（或x）轴成45?角，这种运用方式一般采用45??z切割晶体。 4.4.4、电光相位延迟 电极 L d x z y V 电压 传播方向 输入光偏振方向 10 2、横向应用 设光波垂直于x??z平面入射，E矢量与z轴成45?角，进入晶体（y?=0）后即分解为沿x?和z方向的两个垂直偏振分量。相应的折射率分别为 和 。 4.4.4、电光相位延迟 电极 L d x z y V 电压 传播方向 输入光偏振方向 9 传播距离L后 x?分量为 z分量为 2、横向应用 8 L x? z y ? 4.4.4、电光相位延迟 两偏振分量的相位延迟分别为 : 当这两个光波穿过晶体后将产生一个相位差 : 2、横向应用 7 4.4.4、电光相位延迟 在横向运用条件下，光波通过晶体后的相位差包括两项： 第一项与外加电场无关，是由晶体本身自然双折射引起的； 第二项即为电光效应相位延迟。 2、横向应用 6 4.4.4、电光相位延迟 例如：在z向加电场的横向运用中，略去自然双折射的影响，求得半波电压为: (L/d)越小，V? 就越小，这是横向运用的优点。 2、横向应用 5 4.4.4、电光相位延迟 本讲小结 电光效应、折射率椭球体、电光张量概念及相互关系 电光相位延迟、半波电压概念 纵向电光应用、横向电光应用含义、特点、相互区别、相互关系 电光偏振光的所满足基本条件 1 电压变化→折射率变化→ 光程差变化→ 相位变化→ 实现对光的调制 巧用数学工具会更清楚看到物理本质——事半功倍 2015年3月25日《光电子技术》 1、计算题：在铌酸锂晶体中，如果外加电场的方向平行于x轴，其主折射率是否有变化，该如何变化，请作详细推导。 课后作业 2、简答题：电光效应主要有几种？分别产生的效应具有什么特点？在光电子技术领域中，在可见光、红外光波段，分别常用哪些电光晶体作为元件材料？又可以做哪些光电器件？在哪些领域具有广泛的应用？ 1、何为电光晶体的半波电压？半波电压由晶体的那些参数决定？ [答]：当光波的两个垂直分量Ex?，Ey?的光程差为半个波长（相应的相位差为?）时所需要加的电压，称为半波电压。 （纵向应用 ） （横向应用 ，在略去自然双折射影响的情形下） 4 问答题： 2、比较KDP晶体的纵向运用和横向运用两种情况： 【答】第一: 横向运用时，存在自然双折射产生的固有相位延迟，它们和外加电场无关。表明在没有外加电场时，入射光的两个偏振分量通过晶后其偏振面已转过了一个角度，这对光调制器等应用不利，应设法消除。 第二: 横向运用时，无论采用那种方式，总的相位延迟不仅