电光晶体中电场分布对相位调制的影响
晶体电光调制实验
2
•
l cos
2
(n"n' )
2
•
1 2
n03
s
in
2
2
(
1 ne2
1 )l
no2
其中，由于 o 光和 e 光的折射角相差很小，取2 为两束光的折射角的平均值。
干涉合成光强为：
Is I0 sin2 2(1 cos ) 2
I p I0[1 1 sin2 2(1 cos )] 2
图 3.晶体的锥光干涉图像
晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，如图 3 所示。由此可说明，单轴晶体在电场作用 下变成双轴晶体，即电致双折射现象。
3.测定铌酸锂的透过率曲线（T-U 曲线），求出半波电压和电光系数 22 。
取出镜头纸，光电三极管接收器对准激光光点，在起偏器前加减光片，加在晶体上的直 流电压从 0 开始，逐渐增大。晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大逐 渐改变，输出电流将出现极小值和极大值，两者分别对应的直流电压只差即为半波电压。整 个过程中，光强始终不超过 3.2。
记录晶体所加直流电压 u0 和光强 I，得到下表：
表1
u0 (V) I（cd) u0 (V) I（cd) u0 (V) I（cd) u0 (V) I（cd) u0 (V) I（cd) u0 (V) I（cd)
5
0.08 55 0.86 105 2.36 155 2.5 205 1.26 255 0.15
（四）测量电光调制后输出信号的带宽 调节直流电压，使经电光调制后的输出电压不失真，此时 u=40V，函数发生器输入信号
频率为 1kHz。调节函数发生器输入信号的频率，使得输出信号的幅度降为初始时的一半， 记下此时的频率。
电光调制
x2 y 2 z 2 + 2 + 2 =1 2 n1 n2 n3
为介质的主轴方向， 1.x，y，z为介质的主轴方向，在晶体内沿着主轴方 是互相平行的； 向的电位移D和电场强度E是互相平行的； 方向的折射率(主折射率) 2. n1、n2、n3为折射率椭球x，y和z方向的折射率(主折射率)。 折射率椭球方程可以描述光波在晶体中的传播特性。 折射率椭球方程可以描述光波在晶体中的传播特性。AeFra bibliotekiωc t
入射光的强度为
Ii =E E ∗ = Ex (0） + Ey (0) =2A 2
2
的晶体后，由于电光效应，Ex’和Ey’间就产 当光通过长度为L的晶体后，由于电光效应，Ex’和Ey’间就产 生了相位差 ∆ϕ ，用复数表示为
Ex ' ( L) = A E y ' ( L) = A exp(−i∆ϕ )
T =
∗
π V =2A sin 2 Vπ
2 2
调制器的透过率为
15
π V I out ∆ϕ ) = sin 2 = sin 2 ( Ii 2 2 Vπ
电光调制的基本原理及公式推导-强度调制
强度调制图
16
电光调制的基本原理及公式推导-强度调制
调制器的透过 率与外加电压 呈非线性关系 若调制器工作 在非线性电压 部分，调制光 将发生畸变
3
电光调制的基本原理及公式推导
n KDP为四方晶系，负单轴晶体， KDP为四方晶系，负单轴晶体， 1 = n2 = n0, n3 = ne 为四方晶系 电光张量为
KDP晶体独立的电光系数只有 KDP晶体独立的电光系数只有 γ 41和γ 63
4
电光调制的基本原理及公式推导
电光调制
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，可以在高速摄影中用做快门或在光速测量中用做光束斩波器等。
在激光出现以后，电光效应的研究和应用得到迅速发展，电光器件被广泛应用在激光通信、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。
本文提出的电光调制系统就是基于晶体的电光效应验证电光调制原理。
1 电光调制原理电光调制是利用某些晶体材料在外加电场作用下折射率发生变化的电光效应而进行工作的。
根据加在晶体上电场的方向与光束在晶体中传播的方向不同，可分为纵向调制和横向调制。
电场方向与光的传播方向平行，称为纵向电光调制；电场方向与光的传播方向垂直，称为横向电光调制。
横向电光调制的优点是半波电压低、驱动功率小，应用较为广泛。
本电光调制系统是以铌酸锂晶体的横向调制为例。
图1是一种横向电光调制的示意图。
沿z方向加电场，通光方向沿感应主轴y′方向，经起偏器后光的振动方向与z轴的夹角为45°。
光进入晶体后，将分解为沿x′和z方向振动的两个分量，两者之间的折射率之差为。
假定通光方向上晶体长度为l，厚度为d(即两极间的距离)，则外加电压为V=Ezd时，从晶体出射的两束光的相位差为：由式(1)可以看出，只要晶体和通光波长λ确定之后，相位差△φ的大小取决于外加电压V，改变外加电压V就能使相位差△φ随电压V成比例变化。
通常使用的电光晶体的主要特性之一是采用半波电压米表征(当两光波间的相位差△φ为π弧度时所需要的外加电压称为半波电压)。
2 电光调制系统总体设计基于电光调制原理设计出此电光调制系统，用以研究电场和光场相互作用的物理过程，也适用于光通信与物理的实验研究。
电光调制系统结构见图2。
2.1 工作原理激光器电源供给激光器正常工作的电压，确保激光器稳定工作。
由激光器产生的激光经起偏器后成线偏振光。
线偏振光通过电光晶体的同时，给电光晶体外加一个电压，此电压就是需要调制的信号。
光的相位调制原理
光的相位调制原理
光的相位调制是指通过改变光的相位来实现信息的调制和传输。
光的相位是指光波的起始位置相对于某一参考点的偏移量，可以用角度来表示。
光的相位调制可以通过以下几种原理实现：
1. 电光效应：通过将光束经过电场调制器，利用电场的作用使光的相位发生变化。
常见的电光调制器有电光晶体和电光调制器。
2. 磁光效应：通过将光束经过磁场调制器，利用磁场的作用使光的相位发生变化。
常见的磁光调制器有磁光晶体和磁光调制器。
3. 波导相位调制：在光波导管内部通过改变电场的分布来改变光的相位。
常见的波导相位调制器有电极调制器和波导极耦合调制器。
通过以上的相位调制原理，可以实现光的相位的控制和调制，进而实现调制和传输信息。
电光调制
为实现线性调制，可引入固定的π /2相位延迟，使调制器 的电压偏置在T=50%的工作点上（B点）
17
电光调制的基本原理及公式推导-强度调制
改变工作点的常用方法 1 在调制晶体上除了施加信号电压之外，再附加一个半波电压，但此法增 加了电路的复杂性，而且工作点的稳定性也差。 2 在调制器的光路上插入一个1/4波片，使其快慢轴与晶体主轴x成45角， 从而使 Ex’和Ey’二分量间产生π /2的固定相位差。
n1 n2 n0, n3 ne KDP为四方晶系，负单轴晶体， 电光张量为
KDP晶体独立的电光系数只有 41和 63
4
电光调制的基本原理及公式推导
KDP的纵向运用
外加电场的方向平行于Z轴，即
折射率椭球方程为
Ex Ey 0
x2 y 2 z 2 2 2 2 63 xyEz 1 2 n0 n0 ne
2 2
调制器的透过率为
15
I out 2 2 V T sin ( ) sin Ii 2 2 V
电光调制的基本原理及公式推导-强度调制
强度调制图
16
电光调制的基本原理及公式推导-强度调制
调制器的透过 率与外加电压 呈非线性关系 若调制器工作 在非线性电压 部分，调制光 将发生畸变
Z m 1/ c(1/ CC0 )1/ 2
式中：c为真空中的光速 C为电极每单位长度的电容 C0为用空气代替所有波导材料的电极每单位长度电容。 要获得好的特性阻抗就要减小电极和波导材料的电容。
24
电光调制器的技术参数
调制器在微波系统里是一个负载，它有自己的特性阻抗，通常 微波输入端的匹配阻抗是50Ω ，如果两者不相等，即阻抗不匹 配，会在调制器电极的输入端引起微波反射，驱动功率并不能 完全进入调制器。微波驱动功率与进入调制器的功率之间的关 系是 2
电光晶体中电场分布对相位调制的影响
（ ， ， Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ Ｃ ｈ ｅ ｎ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ６ ４， Ｃ Ｈ Ｎ） ｐ ｐ ｇ ｙ ｙ ｇ
１ ３ ′ ′ ′ ′ ｎ ｎ Ｅ γ ｏ ＝ｎ ｘ ＝ｎ ｏ－ １ ３ ｚ ｏ ｙ ＝ｎ ２
（ ） ／ ／ ａ ｍ＝１ １ ｄ
图 １ ｚ 向电场作用下 Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ３ 晶体
（ ） ／ ／ ｂ ｍ＝２ １ ｄ
１． ２ 电光相位调制 电光相位调制的基础是晶体电光效应引起传播 光束 的 相 位 延 迟 ， 以Ｌ 横向应用 ｉ Ｎ ｂ Ｏ ３ 晶 体 为 例， 若通光方向的晶体长度为 Ｌ， 厚度 （ 电极间距 ） 为 时， 外加电压 Ｖ ＝Ｅ ｄ， ｄ，光 束 传 播 方 向 垂 直 于 ｘ ′ ｚ平 ｚ 面， 利用偏振 片 使 光 束 沿 ｘ 可知晶体出 ′方 向 偏 振 ，
《 半导体光电 》 ２ ０ １ ０年１ ０ 月第 ３ １ 卷第 ５ 期
刘春刚 等 ： 电光晶体中电场分布对相位调制的影响
光电器件
电光晶体中电场分布对相位调制的影响
刘春刚 ，胡 军 ，张蓉竹
（ ） 四川大学 电子信息学院光电系 ，成都 ６ １ ０ ０ ６ ４
内的电场不均匀系数如表 １ 所示 。
表 １ 晶体截面电场不均匀系数 ／ ／ ｄ ｍ １ １ ／ ２ １ ６． ７ ９ ／ ４ １ ／ ６ １
化量越小 。
３ 电场不均匀性对相位延迟的影响
实验十二 晶体电光效应与电光调制实验
图1. 晶体折射率椭球实验十二 晶体电光效应与电光调制实验一、实验目的1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法；2. 测量晶体的半波电压以及电光系数；3. 利用电光调制实现模拟光通讯。
二、实验原理1. 晶体的电光效应某些介质的折射率在外加电场E 的作用下发生改变，这种现象称为电光效应。
实验表明电场引起的折射率 n 的变化用下式表示:++=∆22bE aE )n1((1) 式中a 和 b 为常数。
由一次项 aE 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称泡克尔斯效应（Pokells Effect ）；由二次项bE 2引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称非线性电光效应或称克尔效应（Kerr Effect ）。
线性电光效应只存在于各向异性晶体中。
光在各向异性晶体中传播时，在晶体的一个给定方向上，一般存在着两个可能的线偏振模式，每个模式具有唯一的偏振方向和相应的折射率，而描述这两个相互正交的偏振光在晶体中传播的行为通常用折射率椭球的方法，即1n z n y n x 2z22y 22x 2=++ （2） 式中，x ，y ，z 为晶体的介电主轴方向，即晶体在这些方向上的电位移矢量D 与电场矢量E 是平行的，其对应的折射率为n x ，n y 和n z 。
当晶体上加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球的方程变为1xy n 2xz n 2yz n 2n z n y n x 2xy2xz 2yz 2z 22y 22x 2=+++++ （3） 式中交叉项由电场引起，表示变形后形成的新椭球主轴（感应主轴）和原先的主轴不重合。
另一方面，对线性电光效应，考虑到电场分量方向后，式（1）表示为，∑=γ=∆zxk k ijk ij 2E )n 1( （ 3.1） 其中E k 为外电场分量，系数γijk为三阶张量，称为晶体的电光张量系数，有27个元素。
三个角标i ，j ，k 分别取 x ，y ，z ，而习惯上更为普遍地用1，2，3表示。
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理
ct k f a(t )dt c ct k f ( Am cos mt )dt c
其中 m f
k f Am
m
m
称为调频系数，kf 称为比例系数。
则调制波的表达式为： e(t ) Ac cos(ct mf sin mt c ) 同样，相位调制就是相位角不再是常数，而是随调制信 号的变化规律而变化，调相波的总相角为：
周期脉冲序列载波
脉冲调制是用一种间歇的周期性脉冲序列作为载波，这 种载波的某一参量按调制信号规律变化的调制方法。即先用 模拟调制信号对一电脉冲序列的某参量(幅度、宽度、频率、 位置等)进行电调制，使之按调制信号规律变化 , 成为已调脉 冲序列 , 然后再用这已调电脉冲序列对光载波进行强度调制, 就可以得到相应变化的光脉冲序列。
• 根据调制参量的不同，可以分为相位调制器和强度调制器。
相位调制器 相位调制器是电光波导调制器中最简单的器件，选择合适的晶体取向以 切，表示的是基片取向， 便获得最大电光系数 r33（为获得最大调制深度，一般取 Z方向为电场方 如z切，即表示晶体的z 向），选取合适的波导和电极结构，然后在调制电压信号的作用下，电 轴垂直于晶体光滑表面， 光晶体的折射率发生相应的改变，晶体中o光和e光经过不同的光程，产 生附加相位。 如下图所示，电场分量沿水平方向（x切y晶体）或者垂直方向（y切x晶体） 加在铌酸锂基片上，光波导传输的模式应为TE模（水平偏振），即晶 体中的e光。产生的附加相位为 n L 2L n V G
EOM的工作原理
电光调制的物理基础是电光效应，即某些晶体在外加电场 的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传 输特性就受到影响而改变。 电光调制的物理基础 光波在介质中的传播规律受到介质折射率分布的制约，而 折射率的分布又与其介电常量（电容率）密切相关。晶体折射率 可用施加电场E的幂级数表示，即 n n0 E bE 2 或写成
电光调制器强度调制器相位调制器EOM原理课件
THANK YOU
平方电光效应
电场引起的折射率变化与电场 强度的平方成正比。
电光效应的物理机制
与晶体的内部结构、电子云分 布和能带结构有关。
电光调制器的工作原理
01
调制信号输入
将需要调制的信号输入到电光调制 器中。
光学调制
折射率的变化导致光波的相位和振 幅发生变化，从而实现调制。
03
02
电场作用
通过施加电场，改变晶体的折射率 。
04
EOM（电光调制器）原理
EOM的基本结构和工作原理
基本结构
EOM通常由电光晶体和电极组成。电光 晶体具有特殊的电光效应，当施加电压 时，能够改变其折射率，从而改变光的 传播方向或振幅。电极用于施加电信号 。
VS
工作原理
在EOM中，当电信号施加到电光晶体上 时，由于电光效应，电光晶体的折射率发 生变化，导致通过的光的相位或偏振态发 生改变。这种相位或偏振态的变化可以通 过检测器检测，从而实现对光的调制。
相位调制器的应用
光纤通信系统
相位调制器在光纤通信系统中有着广泛的应用。通过将信息编码为光波的相位变化，可以实现高速、 大容量的光纤通信系统。相位调制器可以提高通信系统的传输速率和传输距离，同时降低噪声和干扰 的影响。
光学干涉仪
相位调制器在光学干涉仪中也有着重要的应用。通过将光波的相位变化引入干涉仪中，可以实现对光 波干涉图样的控制和测量。相位调制器可以提高干涉仪的测量精度和稳定性，广泛应用于光学测量、 光学传感等领域。
强度调制器
广泛应用于高速光信号处 理、光强调制、光功率控 制等领域。
相位调制器
广泛应用于光学干涉、光 学成像、量子通信等领域 。
优缺点的比较
LN晶体电光调相的研究
ie
,
m o d u la t in g f u
n e
f e
dba u c k f
n
c
t io n
,
s
t a t ie
s ta
-
第
;
期
张文碧等
1
一
晶体 电光 调 相的研究
42
。
单位
1
m
/
,
r
33
=
30 8
.
,
r
=
28
,
r
一 3
=
8 6
`
.
,
r n
=
3 4
.
.
若 我们 只 在 Z 轴 (光 轴 )方 向加 电场 △
使 调制 函数 变锐
,
,
来增
/ d 钊的值
也 能够 增加 稳定 度
,
激 光光 强 稳 定器在 许多 场合 有重要 应 用 光 强调 制 型 光纤 传感 器 已 日 趋成 熟 格 便宜将 是基 本 的要求
。
,
例 如光 谱分 析 以 及各 种光 电检 测 中 所以
, 。
近年来
,
被应 用到 了 许 多 工 业 领域 体 积小
by
a
u s in r o
g
t
Pie
le c t r ie a l
ro
e c
.
m ie
m
d u la t in g
th e o
u f
,
n e
t io n
se n
by
u s in
g
F r me i
by r 一e P
晶体光学lesson6-晶体的电光效应
晶体的电光效应及光波在电光晶体中的传播晶体的电光效应晶体的电光效应是一种人工双折射现象 由于人为施加外力场或电场引起改变晶体内原子的排列方式和分布本质上是改变电子云的分布引起介电系数的改变－进而改变晶体的折射率椭球参数可以人工控制－用于电光调制、电光偏转、调Q等应用领域晶体的电光效应电光效应－晶体在外电场作用下，其光学性质（折射率）的变化。
电磁场在介质中应满足物质关联方程，对光波来说在各向同性晶体中传播时，其电位移矢量D和电场强度E 之间的关联方程为D=ε·E其中ε为晶体的介电常数张量。
晶体的电光效应1、晶体的介电系数随电场强度的变化而变化，是电场强度的函数•我们在波动光学中利用的公式是弱电场近似公式•在外加强电场条件下，介电系数（折射率）随电场强度发生变化•由于折射率变化，光波传输规律也发生变化，我们可以通过研究电场对晶体介电系数的影响，研究电场对光波传输的影响2、介电系数与电场强度之间不是简单的线性关系外加电场与介电系数之间的关系晶体的介电系数可以用二阶张量描述；利用晶体电光系数表征晶体介电系数同电场之间的关联； 晶体电光系数可以表征为－三阶张量三阶张量只存在于没有对称中心的晶体中， 所以只有无对称中心的晶体才有电光效应(,,1,2,3)ij ijk k C D A i j k ==(,,1,2,3)ij ijk k B E i j k γ==外加电场与介电系数之间的关系取无对称中心晶体作为研究对象为了研究方便，我们取外加电场沿晶体的主轴方向，这时电位移矢量同电场强度方向一致。
通过测量表明电位移矢量同电场强度之间满足下列线性关系023...D E aE E εβ=+++0ε为线性介电系数任意方向的外加电场引起的折射率变化 上面给出了沿晶体主轴施加外加电场引起折射率变化的情况；对于任意方向电场我们可以通过下面方式处理：1、研究电场对晶体主轴折射率的影响进而获得新的折射率椭球方程（很复杂）2、直接考虑电场对折射率椭球的影响线性电光系数与外加频率之间关系晶体在外加电场作用下发生受迫振动； 当外加电场频率与晶体自身固有频率相同时，振动幅度最大发生共振。
电场调制效应原理
电场调制效应是一种在半导体器件中常见的现象，用于调制电信号并传输信息。
它基于电场对半导体中载流子浓度和移动性的影响，从而改变电流流动和导电性能。
电场调制效应的原理可以通过以下步骤来解释：
载流子的形成和扩散：在半导体中，当施加电场时，载流子（电子或空穴）会在半导体内部形成和扩散。
电场的方向和强度将影响载流子的运动方向和浓度分布。
阻挡区域的形成：当电场强度增加时，它可以在半导体中形成阻挡区域。
这是由于电场抵消了载流子的扩散运动，并阻止它们通过半导体材料。
载流子浓度和移动性的调制：电场调制效应通过改变阻挡区域的大小和位置，从而调制半导体中的载流子浓度和移动性。
这进一步影响了导电性能和电流的流动。
信号调制和传输：通过在半导体中施加可变的电场，可以调制载流子的浓度和移动性，从而实现对电流的调制。
这样，电信号可以被嵌入到载流子中，并随着电场的变化而传输。
电场调制效应在各种半导体器件中广泛应用，如二极管、场效应管（FET）、太阳能电池等。
它提供了一种有效的方式来调制电信号，实现高速数据传输、无线通信和光电转换等应用。
光电子技术第七讲 电光调制教材
100 透过率 (%)
50
0
V/2 调制电压
透射光强 时间
V
电压
30
一、强度调制
1. 纵向电光调制
其一，除了施加信号电压之外，再附加一个 Vλ/4 的固定偏压，但会增 加电路的复杂性，且工作点的稳定性也差。
自然光
x -y
z ？
输出光
29
一、强度调制
1. 纵向电光调制
其二，在光路上插入一个1／4波片其快慢轴与晶体主轴x成45o 角，使Ex’和Ey’二 分量间产生 /2 的固定相位差。则总相位差
35
一、强度调制
1. 纵向电光调制
(Ey )0
A [exp i 1]
2
与之相应的输出光强为：
x
x’
y’
45o 45o y
I
E E*
A2
[exp i 1][exp i 1]
2A2
sin 2
2
2
注意要用到： cos x eix eix 2
即:
m
Vm V
1rad
作为线性调制的判据。 此时
J m
1 2
m
T
I Ii
1 2
[1
s in( m
sin
mt)]
1 2
(1
m
s
in
mt
)
23
一、强度调制
1. 纵向电光调制
结论
实现线性调制，需调制信号不宜过大(小信号调制)，那么输出的光强调制 波就是调制信号V=Vm sinωmt 的线性复现。
第22讲 电光效应
sin x` cos y`
代入计算
[ 1 1 1 2 2 2 E sin(2 )] x ` [ E sin(2 )] y ` z 2 63 Ez cos(2 ) x`y` 1 63 z 63 z 2 2 2 n0 n0 ne
2
2
2
1 3 n x n0 63 E z 2 1 3 n y n0 63 E z 2 n z 0
电致折射 率的变化
KDP晶体沿z轴方向夹电场，单轴晶变成双轴晶，折射率椭 球绕主轴旋转了45度，此转角与外加电场的大小无关，其 折射率的变化与电场成正比。 单轴晶体在Pockel效应的作用下，关于Z轴的旋转对称被 破坏， nx ny nz 变成的双轴晶体。
E 2 x' E 2 y ' 2 ( ) 0,即，E y ' ( A2 / A1 ) E x ' A1 A2
直线
22.3 偏振光的合成
偏振光的琼斯矢量表示
任一偏振光可以表示为沿x轴和y的两个线偏振光的叠加： i1 e cos e xa1e i1 ya2e i2， 可以将该矢量以琼斯矢量表示：e i 2 e sin a1 式中 arccos 为E与x轴夹角。 2 2 a1 a2 1 光矢量沿 x 轴 的线偏振光 : cos 0 偏振方向与x轴成 角的线偏振光： sin 光矢量沿y轴的线偏振光: 0 1 1 1 右旋圆偏振光： 2 i
不同的介质有相应的 ij ， ij 为6 3矩阵。
7
22.1 电光效应
KDP晶体的Pockel效应
晶体的电光调制效应
晶体的电光调制效应晶体电光调制实验讲义引言激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，与无线电波相似，可用来作为传递信息的载波。
激光具有很高的频率（约10 10Hz ），可供利用的频带很宽，故传递信息的容量很大。
再有，光具有极短的波长和极快的传递速度，加上光波的独立传播特性，可以借助光学系统把一个面上的二维信息以很高的分辨率瞬间传递到另一个面上，为二位并行光信息处理提供条件。
所以激光是传递信息的一种很理想的光源。
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10HZ 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。
要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上去的问题。
例如激光电话，就需要将语言信息加在与激光，由激光“携带”信息通过一定的传输通道送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。
这种将信息加在与激光的过程称之为调制，到达目的地后，经光电转换从中分离出原信号的过程称之为解调。
其中激光称为载波，起控制作用的信号称之为调制信号。
与无线电波相似的特性，激光调制按性质分，可以采用连续的调幅、调频、调相以及脉冲调制等形式。
但常采用强度调制。
强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号，使输出的激光辐射强度按照调制信号的规律变化。
激光之所以常采用强度调制形式，主要是因为光接收器（探测器）一般都是直接地响应其所接收的光强度变化的缘故。
一实验目的1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法2. 学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数3. 观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象二实验仪器铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器激光光源：半导体激光器，激光波长：650～680nm ，激光功率：0～2.5mW 连续可调，偏置电压：±0～400V 连续可调，调制方式: 横向调制；调制晶体：铌酸锂晶体50mm×6mm ×1.7mm ；调制波形：1KHz 正弦波或其他波形；三实验原理某些晶体（固体或液体）在外加电场中，随着电场强度E 的改变，晶体的折射率会发生改变，这种现象称为电光效应。
5-2 晶体的电光效应与电光调制 实验报告
近代物理实验报告指导教师：得分：实验时间：2010 年03 月24 日，第四周，周三，第5-8 节实验者：班级材料0705 学号200767025 姓名童凌炜同组者：班级材料0705 学号200767007 姓名车宏龙实验地点：综合楼501实验条件：室内温度℃，相对湿度%，室内气压实验题目：晶体的电光效应与光电调制实验目的：1.掌握电光调制的原理和实验方法2.学习测量电光晶体半波电压和光电常数的试验方法3.观察电光晶体的锥光干涉实验仪器：1.晶体电光调制电源2.调制器3.接收放大器实验原理简述：某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将随着外加电场的变化而变化，这种现象称为光电效应。
晶体外加电场后，如果折射率变化与外加电场的一次方成正比，则称为一次电光效应，如果折射率变化与外加电场的二次方成正比，则称为二次电光效应。
晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应1.一次电光效应和晶体的折射率椭球对于电光晶体，晶体在某一方向上的折射率为n0，外加电场后折射率为n，实验表明n=n0+aE0+bE02+…其中：a,b 为常数；n0为E0=0使的折射率。
由一次项引起的折射率变化的效应称为一次电光效应，也叫线性电光效应；由二次项引起的折射率变化的效应称为二次电光效应，也叫平方电光效应。
未加电场时晶体的折射率椭球方程为1232222212=++n z n y n x晶体的三个主晶轴为x,y,z 坐标轴，椭球的主轴与晶体主轴重合。
式中n1,n2,n3分别为晶体三个主轴方向上的主折射率。
如图5-2-1所示。
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1222212213223233222222112=+++++n xy n xz n yz n z n y n x 此时，椭球主轴不在与x,y,z 轴重合。
由于晶体的各向异性，电场在x,y,z 各个方向上的分量对椭球方程的各个系数的影响是不同的，用以下形式表示z y x E r E r E r n n 1312112121111++=- z y x E r E r E r n n 2322212222211++=- z y x E r E r E r n n 3332312323311++=- z y x E r E r E r n 4342412231++= z y x E r E r E r n 5352512131++= z y x E r E r E r n 6362612121++= 晶体的一次电光效应的普遍表达式，其中，γij 叫做电光系数，共有18个，Ex,Ey,Ez 是电场在x,y,z 方向上的分量。
3晶体的电光效应与电光调制_实验报告
晶体的电光效应与光电调制实验目的：1) 研究铌酸锂晶体的横向电光效应，观察锥光干涉图样，测量半波电压； 2) 学习电光调制的原理和试验方法，掌握调试技能； 3) 了解利用电光调制模拟音频通信的一种实验方法。
实验仪器：1) 晶体电光调制电源 2) 调制器 3) 接收放大器实验原理简述：某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将随着外加电场的变化而变化，这种现象称为光电效应。
晶体外加电场后，如果折射率变化与外加电场的一次方成正比，则称为一次电光效应，如果折射率变化与外加电场的二次方成正比，则称为二次电光效应。
晶体的一次光电效应分为纵向电光效应和横向电光效应 1、 电光调制原理 1) 横向光电调制如图入射光经过起偏器后变为振动方向平行于x 轴的线偏振光，他在晶体感应轴x ’,y’上的投影的振幅和相位均相等，分别设为wt A e x cos 0'= wt A e y cos 0'=用复振幅表示，将位于晶体表面（z=0）的光波表示为A E x =)0(' A E y =)0(' 所以入射光的强度为 22'2'2)0()0(A E E E E I y x i =+=•∝ 当光通过长为l 的电光晶体后，x’,y’两分量之间产生相位差 A l E x =)(' δi y Ae l E -=)('通过检偏器出射的光，是这两个分量在y 轴上的投影之和()1245cos )()('0-=︒=-δδi i y y eA e l E E其对应的输出光强I t 可写为 ()()[]2sin 2*2200δA E E I y y t =•∝由以上可知光强透过率为2sin 2δ==i t I I T 相位差的表达式 ()dlVr n l n ny x 2230''22λπλπδ=-=当相位差为π时 ⎪⎭⎫ ⎝⎛=l d r n V n 22302λ由以上各式可将透过率改写为 ()wt V V V V VT m sin 2sin 2sin 022+==ππππ可以看出改变V0或Vm ，输出特性将相应变化。
电光调制器工作原理是什么2.
利用晶体的电光效应，即某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，当光波通过此介质时，其传输特性就受到影响而改变，可控制光在传播过程中的强度。
强度调制是使光载波的强度(光强)随调制信号规律变化的激光振荡，如图下图所示。
光束调制多采用强度调制形式，这是因为接收器普通都是直接响应其所接收的光强变化。
它由两块偏振方向垂直的偏正片及此间放置的一块单轴电光晶体组成，偏振片的通振方向分别与x,y 轴平行。
根据晶体光学原理， 在电光晶体上沿 z 轴方向加电场后， 由电光 效应产生的感应双折射轴 x' 和 y'分别与 x,y 轴成45°角。
设 x' 为 快轴， y'为慢轴，若某时刻加在电光晶体上的电压为V ，入射到晶体 的在 x 方向上的线偏振激光电矢量振幅为 E ，则分解到快轴 x' 和慢轴 y'上的电矢量振幅为E =E =E/ 2 。
同时， 沿 x' 和 y'方向振动的x' y'两线偏振光之间产生如下式表示的相位差2π0 63-晶体在未加电场之前的折射率-单轴晶体的线性电光系数，又称泡克尔系数636 = 入 3 V从晶体中出射的两线偏振光在通过通振方向与 y 轴平行的偏振片检偏，产生的光振幅如下图分别为E 、E ，则有E =E =E/2，x'y y'y x'y y'y其相互间的相位差为(6 + 爪)。
此二振动的合振幅为E '2 = E 2 + E 2 + 2E E cos (6 + 爪 )x'y y'y x'y y'y= 1 (E 2 + E 2 )- 1E 2 cos 6 4 2 = 1 E 2 (1- cos 6 ) 2因光强与振幅的平方成正比，所以通过检偏器的光强可以写成令比例系数为 1：即6 6I = E '2 = E 2 sin 2= I sin 22 0 2I = I sin 2爪山3Y 0 63V显然， 当晶体所加电压 V 是一个变化的信号电压时， 通过检偏器的光强也随之变化。
晶体电光效应知乎
晶体电光效应知乎晶体电光效应是指当光线通过晶体时，晶体会发生光的偏振转换或光的折射现象。
这是因为晶体具有非线性光学特性，即光的电场强度和光的偏振态之间存在着非线性关系。
晶体电光效应在光通信、激光技术、光电子学等领域有着重要的应用。
通过控制光的偏振态和光的传播方向，可以实现光信号的调制、光的放大、光的传输等功能。
晶体电光效应的基本原理是晶体中的光子与晶格中的电子相互作用，导致光的偏振转换或光的折射现象。
晶体的晶格结构决定了光子与晶格中的电子之间的相互作用方式，从而影响光的传播特性。
晶体的晶格结构可以分为立方晶系、四方晶系、六方晶系等多种类型。
不同类型的晶体具有不同的光学性质和电光效应。
例如，某些晶体在外加电场的作用下会发生光的偏振转换，这种现象被称为电光效应。
晶体电光效应的具体机制可以通过非线性光学理论来解释。
非线性光学理论指的是光与物质相互作用时，光的电场强度和物质的响应之间存在非线性关系。
通过非线性光学效应，可以实现光的调制、光的放大和光的传输等功能。
晶体电光效应的应用非常广泛。
在光通信中，晶体电光效应可以用于光的调制，实现光信号的传输和接收。
在激光技术中，晶体电光效应可以用于激光器的调谐和频率转换。
在光电子学中，晶体电光效应可以用于光电探测器的增益和灵敏度的提高。
除了晶体电光效应，还有其他光学效应也具有重要的应用价值。
例如，光电效应、拉曼散射等都是光学中的重要现象。
通过研究和应用这些光学效应，可以实现光的调控和信息的传输。
晶体电光效应是指当光线通过晶体时，晶体会发生光的偏振转换或光的折射现象。
这是由于晶体具有非线性光学特性所致。
晶体电光效应在光通信、激光技术和光电子学等领域有着重要的应用。
通过控制光的偏振态和光的传播方向，可以实现光信号的调制、光的放大和光的传输等功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２ 电场分布对晶体电光调制的影响
２． １ 晶体中的电场分布 图１ 中 ， 我们设计晶体长度 Ｌ＝１ 厚度ｄ＝ ０ ｃ ｍ， 宽 度 ｈ＝０． 以均匀面电 ２ｃ ｍ。 由 于 Ｌｄ， ０． ２ｃ ｍ， 极为例 ， 认为平行于ｘ ′ ｚ 平面的任意截面内电场分 布都是一致的 ，因此取一个截面 Ω 来进行分析 。 所 加电极宽度为 ｍ， 长度等于 Ｌ， 上下电极加归一化电 二维静电场域的电位函数满 足 拉 普 拉 斯 方 程 ， 压 １， 用有限差分 法 分 析 截 面 Ω 内 无 源 介 质 二 维 静 电 场 域的电场分布 。 ／ ／ ／ ／ 用Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 分别计算了 ｄ ｍ 为１ １、 ２ １、 ４ １和 ／ 结果如图 ２ 所示 。 ６ １时晶体截面的电场分布 ，
摘 要： 电光晶体 （ 内部的电场分布情况 ， 详 Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ 用有限差分法计算了不同电极宽度下 ， ３） 细分析了电场不均匀性对晶体折射率和光束相位延迟的影 响 规 律 。 发 现 选 择 合 适 的 电 极 宽 度 ， 充 分利用晶体中轴附近相对均匀的电场分布 ， 可以避开复杂的 边 缘 效 应 ， 同时能 够 降低 畸 变率， 从而 提高调制的精确性和稳定性 。 关键词 ： Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ 电光调制 ； ３ 晶体 ；相位延迟 ；电场分布 （ ） 中图分类号 ：ＴＮ ２ ５ ６ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１ ０ ０ １－５ ８ ６ ８ ２ ０ １ ０ ０ ５－０ ７ １ ９－０ ４
Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｏ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｒ ｓ ｔ ａ ｌ ｏ ｎ Ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ － ｐ ｙ
Ｓ ＥＭ Ｉ Ｃ Ｏ Ｎ Ｄ Ｕ Ｃ Ｔ Ｏ Ｒ Ｏ Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｌ Ｅ Ｃ Ｔ Ｒ Ｏ Ｎ Ｉ Ｃ Ｓ ｏ ｌ ． ３ １Ｎ ｏ ． ５ Ｖ
Ｏ ｃ ｔ ． ２ ０ １ ０
光子折射率 ， 且ｎ 如果外加 ｎ ｎ ｅ是电子折射率 ， ｅ＜ ｏ， ，即 Ｅｘ ＝Ｅｙ ＝０，晶 体 新 如 图 １） 电场平行 于 ｚ 轴 （
６］ 。 由于激光能量合成中对单元光束能量有 干合成 ［
１ 电光调制的基本理论
１． １ 线性电光效应 某些 晶 体 在 外 加 电 场 的 作 用 下 ， 其折射率发生 变化 ， 当光波通过介 质 时 光 的 传 播 特 性 就 会 因 此 而 改变 。 对于 Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ｎ ３ 晶 体， ｘ＝ ｏ， ｚ＝ ｅ， ｏ是 ｙ＝
·７ １ ９·
一定的要求 ， 通常使 用 的 波 导 型 电 光 调 制 器 由 于 光 在其间能量密度过大容易引起各类非线性效应而不 再适用 ， 因此需要将 光 束 输 入 块 状 体 调 制 器 中 进 行
收稿日期 ： ２ ０ ０ ９－１ ２－３ １． ） 基金项目 ： 国家自然科学基金项目 （ ６ ０ ５ ０ ８ ０ ０ ２ ．
·７ ２ ０· （ ） ／ ／ ｄ ｍ＝６ １ ｄ 图 ２ 晶体截面 Ω 内的电场分布
图中 箭 头 方 向 代 表 节 点 电 场 强 度 的 方 ， 箭头长 度代表了节点电场强度的相对大小 。 从图 ２ 中可以 看出晶体截面内各 点 的 电 场 强 度 大 小 、 方向均不相 电场并不均 匀 。 这 将 对 晶 体 主 轴 折 射 率 产 生 较 同， 大影响 。 我们在此计算电场不均匀系数 ：
８］ 射光的相位延迟为 ［
（ ） ／ ／ ｃ ｍ＝４ １ ｄ
ω ｎＬ πｎ ３ （ ） Ｅ ２ ＝ Ｌ Δ γ ｘ ′ １ ３ ｚ ｏ φ ＝－ ｃ Δ λ 出射 光 的 相 位 差 随 外 加 电 场 的 变 化 由此可见 ，
信号以外加 电 场 的 方 式 作 用 在 晶 体 上 必 然 而变化 ， 引起相位延迟 ， 从而实现电光相位调制 。
从电 光 相 位 调 制 的 理 论 得 知 ， 如果晶体中电场 分布均匀 则 光 束 波 面 各 点 上 的 相 位 必 定 相 等 。 但 是， 根据上文分析 得 知 ， 实 际 电 场 是 不 均 匀 的， 这将 各点相位 导致光束穿过晶体 后 波 面 出 现 相 位 畸 变 ， 延迟并不相等 ， 影 响 调 制 的 精 确 性。为 了 分 析 电 场 不均匀性的具体影 响 ， 对输出光束的相位分布进行 计算 。 假设入射光为直径等于 ０． ５ｍｍ 的圆形平面 光束 ， 外加半波电压 １ 晶体长度为 １ 厚 ８ ５． ６Ｖ（ ０ｃ ｍ， ， ， ／ 度为 ０． 根据公式（ 取Ｌ ２ｃ ｍ） ２） ｄ＝５ ０， ０ ６ ４ λ＝１ ／ ／ ／ ／ ／ 可进一步得到 ｄ 平 ｎ ｍ， ｍ 为１ １、 ２ １、 ４ １、 ６ １ 时， 面光束由 Ω 截面中心穿 过 晶 体 后 的 相 位 延 迟 ， 结果 如图 ４ 所示 。 ｚ 轴表示平面光束穿 过 晶 体 之 后 表 面 各处的相位延迟 。 理 想 状 态 下 ， 平面光入射通过电 只是输 出 光 波 压 的调整输出的应该仍然是平面光 ，
： ，ｔ ａ ｅ ｒ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｄ ｅ Ｉ － ｐ ｐ ３ ｗ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ｂ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｎ ｏ ｎ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｌ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ －ｕ － ｙ ｙ ｙ ｏ ｎ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｘ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｒ ｓ ｔ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｌ ａ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｕ ｔ ｌ ｉ ｈ ｔ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｈ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｓ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｙ ｙ ｐ ｇ ｇ ｐ Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｌ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｉ ｔ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｄ ｅ ｗ ｉ ｔ ｈ ａ ｒ ｏ ｒ ｉ ａ ｔ ｅ ｙ ｇ ｐ ｐ ｐ ３ｃ ｗ ｉ ｄ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｆ ｕ ｌ ｌ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ａ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｘ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｇ ｙ ， ， ｗ ｉ ｌ ｌ ａ ｖ ｏ ｉ ｄ ｓ ｏ ｍ ｅ ｃ ｏ ｍ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｄ ｆ ｒ ｉ ｎ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｆ ｕ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｒ ｅ ａ ｂ ｅ ｒ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｒ ｓ ｔ ａ ｌ ｐ ｇ ｐ ｙ ，ｔ ｄ ｅ ｌ ａ ｗ ｉ ｌ ｌ ｂ ｅ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｌ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ａ ｎ ｄ ｏ ｆ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｈ ａ ｓ ｅ ｙ ｇ ｙ ｙ ｐ ｐ ｉ ｍ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ． ｐ ： ； ； ｈ ａ ｓ ｅ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｏ ｔ ｉ ｃ ｍ ｏ ｄ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ － － ｐ ｐ ｙ ３； ｙ
［ ２］
电光调 制 技 术 已 广 泛 应 用 在 光 通 信 输
［ ３］
、 光信号传
、 电光开关
［ ４］
、 光学精密测量
［ ５］
等诸多领域 。 在
大功率激光器方面 ， 为了获得高能量 、 高功率的激光 输出 ， 利用体电光调制器来控制激光相位 ， 对激光相 保证良好的相干性 ， 从而实现光束的相 位进行校正 ，
１ ３ ′ ′ ′ ′ ｎ ｎ Ｅ γ ｏ ＝ｎ ｘ ＝ｎ ｏ－ １ ３ ｚ ｏ ｙ ＝ｎ ２
（ ） ／ ／ ａ ｍ＝１ １ ｄ
图 １ ｚ 向电场作用下 Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ３ 晶体
（ ） ／ ／ ｂ ｍ＝２ １ ｄ
１． ２ 电光相位调制 电光相位调制的基础是晶体电光效应引起传播 光束 的 相 位 延 迟 ， 以Ｌ 横向应用 ｉ Ｎ ｂ Ｏ ３ 晶 体 为 例， 若通光方向的晶体长度为 Ｌ， 厚度 （ 电极间距 ） 为 时， 外加电压 Ｖ ＝Ｅ ｄ， ｄ，光 束 传 播 方 向 垂 直 于 ｘ ′ ｚ平 ｚ 面， 利用偏振 片 使 光 束 沿 ｘ 可知晶体出 ′方 向 偏 振ｘ 为 最 大 场 强 ，Ｅ 为 平 均 场 强 。 经 过
晶体截面 Ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 数值计算得到了不同电极 宽 度 下 ，
《 半导体光电 》 ２ ０ １ ０年１ ０ 月第 ３ １ 卷第 ５ 期
刘春刚 等 ： 电光晶体中电场分布对相位调制的影响
内的电场不均匀系数如表 １ 所示 。
表 １ 晶体截面电场不均匀系数 ／ ／ ｄ ｍ １ １ ／ ２ １ ６． ７ ９ ／ ４ １ ／ ６ １
化量越小 。
３ 电场不均匀性对相位延迟的影响
０ 引言
１］ ， 电光调制的理论基础是线性电光效应 ［ 目前 ，
相位调制 。 随着单 束 激 光 能 量 的 增 加 ， 调制器的截 面积也会相应增加 ， 这将导致晶体中的电场分布发 生变化 。 本文详细分析了外加电场与电光调制器出 射光相位延迟的关 系 ， 从电极宽度不同这个角度出 发， 首次对体电光调 制 中 电 场 不 均 匀 性 对 调 制 效 果 的具体影 响 进 行 了 系 统 的 分 析 ， 对Ｌ ｉ Ｎ ｂ Ｏ ３体电光 调制器的优化设计有一定的指导作用 。