光电子综合实验讲木义完整版.doc

PAGE 光电子综合实验 实 验 指 导 书 巢湖学院 电子工程与电气自动化学院 2014年2月 目录 TOC \* MERGEFORMAT 目录 PAGEREF _Toc381546244 \h 1 实验一 晶体电光调制 PAGEREF _Toc381546245 \h 2 实验二 太阳能电池特性 PAGEREF _Toc381546246 \h 12 实验三 晶体的声光效应实验 PAGEREF _Toc381546247 \h 19 实验四 晶体的磁光效应实验 PAGEREF _Toc381546248 \h 26 实验五 激光模式分析 PAGEREF _Toc381546249 \h 28 实验六　光敏元件特性实验 PAGEREF _Toc381546250 \h 44 实验七 LEDLD伏安（V/I）特性、电光转换（P/I）特性实验 PAGEREF _Toc381546251 \h 52 实验八 LEDLD光谱特性实验 PAGEREF _Toc381546252 \h 58 实验九 光电倍增管特性测试 PAGEREF _Toc381546253 \h 61 实验十 雪崩光电二极管(APD)特性测试 PAGEREF _Toc381546254 \h 68 实验十一 激光衍射光强分布实验 PAGEREF _Toc381546255 \h 71 实验十二 光纤温度传感系统特性实验 PAGEREF _Toc381546256 \h 78 参考文献 PAGEREF _Toc381546257 \h 84 PAGE PAGE 25 实验一 晶体电光调制 1.1实验仪器简介 1．晶体电光调制电源 输出正弦波调制幅度：0～300V连续可调，频率1K 输出直流偏置电压：0～600V ,连续可调 2．铌酸锂(LiNbO3)电光晶体 尺寸5×1.7×50mm 镀银电极 3．He-Ne激光器及可调电源 波长632.8nm，＜1.5mW，电流连续可调 4．可旋转偏振片 最小刻度值1° 5．光电接收器 PIN光电池 6．有源音响 漫步者 1.2实验目的 1．掌握晶体电光调制的原理和实验方法。 2．学会用简单的实验装置测量晶体半波电压、电光常数的实验方法。 3．观察电光效应所引起的晶体光学特性的变化和会聚偏振光的干涉现象。 1.3实验原理 当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象称为电光效应。电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间(可以跟上频率为1010Hz的电场变化)，可以在高速摄影中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。在激光出现以后，电光效应的研究和应用得到迅速的发展，电光器件被广泛应用在激光通讯、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。 1.3.1 由电场所引起的晶体折射率的变化，称为电光效应。通常可将电场引起的折射率的变化用下式表示： n = n0 + aE0 +bE02+…… (1) 式中a和b为常数，n0为不加电场时晶体的折射率。由一次项aE0引起折射率变化的效应，称为一次电光效应，也称线性电光效应或普克尔(Pokells)效应；由二次项bE02引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应。一次电光效应只存在于不具有对称中心的晶体中，二次电光效应则可能存在于任何物质中，一次效应要比二次效应显著。 光在各向异性晶体中传播时，因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同，光的折射率也不同。如图1，通常用折射率球来描述折射率与光的传播方向、振动方向的关系。在主轴坐标中，折射率椭球及其方程为 (2) 式中n1、n2、n3为椭球三个主轴方向上的折射率，称为主折射率。当晶体加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球方程变成 (3) 晶体的一次电光效应分为纵向电光效应和横向电光效应两种。纵向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播的方向平行时产生的电光效应；横向电光效应是加在晶体上的电场方向与光在晶体里传播方向垂直时产生的电光效应。通常KD*P(磷酸二氘钾)类型的晶体用它的纵向电光效应，LiNbO3(铌酸锂)类型的晶体用它的横向电光效应。本实验研究铌酸锂晶体的一次电光效应，用铌酸锂晶体的横向调制装置测量铌酸锂晶体的半波电压及电光系数，并用两种方法改变调制器的工作点，观察相应的输出特性