第七讲 偏振调制机理与检测技术
偏振原理及应用
3、通过第一个偏振片的偏振光再通过第二个偏振片（称 为检偏器）时，如果两个偏振片的透振方向平行，那 么，通过第一个偏振光的振动方向跟第二个偏振片的 透振方向平行，透射光的强度最大．
4、如果两个偏振片的透振方向垂直，那么，偏 振光的振动方向跟第二个偏振片的透振方向垂 直，偏振光不能通过第二个偏振片，透射光的 强度为零．
3、产生上述现象的原因
1、太阳、电灯等普通光源发出的光，包含着在垂直 于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个 方向振动的光波的强度都相同．这种光叫做自然 光.
2、自然光通过第一个偏振片（叫做起偏器）之 后，只有振动方向跟偏振片的透振方向一致的 光波才能通过．也就是说，通过第一个偏振片 的光波，在垂直于传播方向的平面上，只沿着 一个特定的方向振动．这种光叫做偏振光．
• 1汽车车灯 汽车夜间在公路上行驶与对面的车辆相遇时，为 了避免双方车灯的眩目，司机都关闭大灯，只开 小灯，放慢车速，以免发生车祸。如驾驶室的前 窗玻璃和车灯的玻璃罩都装有偏振片，而且规定 它们的偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45 度角，那么，司机从前窗只能看到自已的车灯发 出的光，而看不到对面车灯的光，这样，汽车在 夜间行驶时，即不要熄灯，也不要减速，可以保 证安全行车。另外，在阳光充足的白天驾驶汽车， 从路面或周围建筑物的玻璃上反射过来的耀眼的 阳光，常会使眼睛睁不开。由于光是横波，所以 这些强烈的来自上空的散射光基本上是水平方向 振动的。因此，只需带一副只能透射竖直方向偏 振光的偏振太阳镜便可挡住部分的散射光。
• 现在利用偏振片代替上面的带有狭缝的木板，来 做光学实验．
点击下图观看动画演示
• 当只有一块偏振片时，以 光的传播方向为轴旋转偏 振片，透射光的强度不 变．
光的偏振实验了解光的偏振现象
光的偏振实验了解光的偏振现象光的偏振现象是光波在传播过程中振动方向的定义。
通常，光的波动是沿着垂直于传播方向的所有方向均匀地振动。
然而，在某些情况下，光的振动方向可以被约束在一个特定的方向上，这就是光的偏振现象。
为了进一步了解光的偏振现象，我们可以进行实验来观察和研究光的偏振行为。
以下将介绍几种常见的光的偏振实验方法。
一、马吕斯法马吕斯法是最早用来研究光的偏振的实验方法之一。
该方法利用偏光镜和分析片的组合，可以将线偏振光转换成圆偏振光或者反之。
通过调节偏光镜和分析片的相对角度，我们可以观察到转换前后光的强度的变化，从而研究光的偏振现象。
二、振动起偏器法振动起偏器法是通过使用起偏器和分析器来观察光的偏振现象。
起偏器是一个偏振镜，可以限制光只能在一个特定方向上振动。
当通过起偏器的偏振光再经过分析器时，根据分析器的角度调节，我们可以观察到光的强度的变化，从而探究光的偏振特性。
三、双折射现象双折射是光线通过一些特殊的材料时产生的光的偏振现象。
常见的双折射材料包括石英晶体和冰晶石等。
通过将光线通过这些材料，我们可以观察到光线被分成两束具有不同振动方向的光线，这种现象被称为光的双折射。
通过测量这两束光线的振动方向,可以研究光的偏振现象。
四、干涉法干涉法是一种通过干涉现象来研究光的偏振特性的方法。
通过使用光路调节器和干涉仪，我们可以观察到在特定条件下，不同偏振方向的光线在干涉仪中产生干涉条纹。
通过分析和测量这些干涉条纹，可以获得有关光的偏振性质的有用信息。
通过以上的实验方法，我们可以更加深入地了解光的偏振现象。
这些实验方法不仅帮助我们理解光的振动方式，还在许多领域中有着重要的应用，如光学通信、显微镜下的观察等。
总结光的偏振现象是光学中非常重要的一个概念。
通过实验方法，我们可以对光的偏振行为有更深入的认识。
马吕斯法、振动起偏器法、双折射现象和干涉法是常用的实验方法，它们各自从不同的角度帮助我们理解光的偏振现象。
《光的偏振实验》课件
椭圆偏振是指光在传播过程中，其电矢量在垂直于传播方向的平面上作椭圆运动。
偏振光通过不同介质的现象
偏振光通过透明介质时，其偏振方向会发生改变 偏振光通过反射介质时，其偏振方向也会发生改变 偏振光通过折射介质时，其偏振方向也会发生改变 偏振光通过散射介质时，其偏振方向也会发生改变
观察干涉条纹：记录干涉 条纹的变化，分析光的偏 振特性
实验总结：总结实验结果， 分析光的偏振特性，得出 结论
实验注意事项
确保实验环境 安全，避免光
线直射眼睛
实验过程中， 注意保护实验 器材，避免损
坏
实验过程中， 注意观察实验 现象，及时记
录数据
实验结束后， 及时清理实验 器材，保持实
验室整洁
光的偏振实验结果分析
光的偏振实验原理
光的波动理论
光的波动性：光具有波动性，可以传播和反射
光的偏振：光在传播过程中，其振动方向与传播方向之间存在一定的关系
光的偏振实验：通过实验观察光的偏振现象，验证光的波动性
光的偏振原理：光的偏振是由于光在传播过程中受到介质的影响，导致其振动方向发生变 化
光的偏振态
光的偏振态是指光在传播过程中，其电矢量在垂直于传播方向的平面上的振动状 态。 光的偏振态可以分为线偏振、圆偏振和椭圆偏振三种。
光的偏振的应用
光学仪器中的偏振现象
偏振片：用于改变光的偏振状态，如偏振显微镜、偏振相机等 偏振棱镜：用于分离不同偏振方向的光，如偏振分光镜、偏振棱镜等 偏振光栅：用于分析光的偏振特性，如偏振光栅、偏振光栅相机等 偏振干涉仪：用于测量光的偏振特性，如偏振干涉仪、偏振干涉显微镜等
摄影技术中的偏振应用
光的偏振实验测量与分析
未来研究方向
新型材料偏 振效应
探索材料在不同 偏振光下的响应
特性
量子偏振光 技术
应用量子光学理 论研究偏振光的
量子效应
光通信偏振 研究
优化偏振光在光 通信中的传输效
率和稳定性
偏振光在生 物医学中的
应用
研究利用偏振光 进行生物组织成
像和诊断
感谢观看
THANKS
偏振实验测量与分析
偏振实验原 理
测量和分析光波 的偏振性质
数据分析
对实验结果进行 统计和分析
Байду номын сангаас
实验结果
得出结论并进行 讨论
偏振实验方 法
通过仪器设备进 行测量
● 02
第2章 偏振光的产生
偏振光的产生原 理
偏振光可以通过偏振 片、波片、晶体等光 学器件来产生，根据 不同的应用需求选择 不同的偏振光源。在 实验中，选择合适的 偏振光源对于获得准 确的实验数据至关重 要。
在生物医学成像 中的应用
光的偏振实验
光的偏振实验是通过 特定的光学器件或晶 体来产生和测量偏振 光的性质，这为光学 研究和应用提供了重 要的工具和方法。偏 振光在材料科学、生 物医学、通信技术等 领域具有广泛的应用 前景。
光的偏振实验特点对比
偏振光产生
通过偏振片实现 通过晶体偏振实现 通过波导结构实现
偏振光的传感应用
材料领域
用于材料的偏振 特性分析
环境监测
用于环境中有害 物质的检测
生物医学
在生物医学成像 中的应用
光学器件的应用场景
科研实验
用于实验室的光学实验
工业制造
光学器件在工业领域的应 用
偏振光的研究和检测
60 75 90 105 120 135 150 165 180 0.21 0.62 0.81 0.53 0.19 0 0.13 0.50 0.75
角度 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 光强 0.64 0.27 0 0.1 0.44 0.69 0.65 0.3 0 0.14 0.5 0.74
15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲 线比较，分析可能产生误差的来源。
(2)圆偏振光的检测 将1/4波片旋转45°，即波片的光轴与起偏器的夹角为45°时，旋转检偏器，每隔 15°记录出射光强的读数，观察光强的变化，并画出透射光强随角度变化的曲线与理论曲
五、注意事项
方向建立直角坐标系，可以将部分偏振光分解为光强为IM和Im的两个线偏振光，而且两 者间的相位差是完全随机的。则任意透振方向P的透射光强Ip(θ)等于IM ,Im按马吕斯定律 在θ方向的非相千叠加：
式中θ为透振方向P与X轴之间的夹角，也可改写成以β为参数，有
式中β为透振方向P与Y轴之间的夹角。由式(44-4)可知，部分偏振光也可以看成光强 为2Im(x,y方向的光强均为Im)的自然光和光强为IM一Im的线偏振光之和，如图44-4所示。 当检偏器旋转一周时，透射光强交替出现极大和极小各两次，彼此相隔π/2，但无“消光 ”现象。图44-3的曲线形式上应当是自然光和线偏振光之和，即图44-1和图44-2两条曲线 的叠加。
4.椭圆偏振光通过检偏器——偏振光的干涉 椭圆偏振光可用两个正交、有固定相位差δ的线偏振光Ex=Axcoswt,Ey=Aycos(wt+ δ)
加以描述。如图44-5所示，Ax、Ay是两个正交振动的振幅，分别为椭圆外切矩形的两边 长之半，θ为透振方向P与x轴之间的夹角。两线偏振光在P方向上的投影同频、同方向， 有确定的相位差，满足相干条件，因此，透射光强等于二者光强的相干叠加：
光的偏振实验原理
光的偏振实验原理光的偏振实验是一种基础实验，它主要用于研究光的性质和光的传播方式。
本文将从实验的原理、实验步骤、实验结果等多个方面阐述光的偏振实验。
一、原理光的偏振实验是通过使用偏振器来探究光的偏振现象。
光的偏振是指光波中的电磁场振动方向不同，导致光波中的电场矢量方向发生改变。
偏振器是一种通过选择允许通过的振动方向来筛选特定偏振方向的滤波器。
根据偏振器的特性，可以通过不同的偏振器筛选特定偏振方向的光线，并进行一系列的实验研究。
二、实验步骤1.准备材料，包括光源、偏振器、半波片和检偏器等。
2.将光源放置在实验器材的一端，并使用透镜进行聚焦，使光线直线传播。
3.在光线的传播路径上加上一个偏振器。
偏振器在实验中的选择非常重要，可以根据需要选择不同的偏振器对光进行筛选。
4.加入半波片。
半波片可以将偏振方向转位90度，这一步是为了进一步改变光线的振动方向。
5.最后使用一个检偏器对光线偏振方向进行检测。
如果光线不能通过检偏器，则说明它的振动方向与检偏器的偏振方向垂直。
三、实验结果使用偏振器的光的偏振实验可以得到一系列重要的实验结果，其中最重要的是光弹性介质的折射率和偏振现象的理解。
在实验过程中，可以根据实验结果得到偏振器和半波片的各自特性，从而更好地理解和掌握光的偏振现象。
总之，光的偏振实验是一项非常重要的实验，在现代光学和光电学领域中应用广泛。
通过此实验，我们可以更深入地了解光学科学，并进一步研究光的物理性质和光的传播方式。
偏振调制型传感器
l
d
克尔盒
Kerr盒
ne no kE 2 2
45 P1
+
P2 45
l
d
kV 2 k ne no l 2 l d
克尔盒
2
k 时，克尔盒相当于半波片－P2透光最强 硝基苯 k 1.44 10 18 m2 / V 2 ，设l =3cm，d = 0.8cm， 则λ= 600nm， V 2 104 V 优点：响应时间10-9s－用于光开关、高速摄影、 激光通讯、光速测距、脉冲激光系统（作为Q开关） 缺点：如硝基苯有毒，易爆炸，需极高纯度和高电 压，故现在很少用。
4 光弹效应
在垂直于k方向上施加应力(内应力或外来的机械应力) 双折射
F
·
P1
S
C
P2
有机玻璃
d
干涉
F
片状、插在两偏振片之间，不同地点因（no-ne）不同会 引起o光和e间不同的相位差δ干涉图样。
应力越集中地方，各向异性越强，干涉条纹越细密。 在白光照射下，则显示出彩色的干涉图样。
<10-9s，可用作超高速开关，激光调Q，显示技
术，数据处理…
Kerr二次电光效应
克尔效应（Kerr effect）(1875年)
克尔盒内充某种液体，如硝基苯（C6H5NO2）
不加电场→液体各向同性→P2不透光 透光
45 P1
加外电场→液体呈单轴晶体性质，光轴平行
+
P2 45
45 2 90
··
磁致旋光物质
研究物质结构：结构不同-其碳氢化合物的法拉第
旋转效应也不同 测电流和磁场：在电工测量中，用来测电流和磁 场，特别可制造用于测量超高压电网电流的光纤 电流传感器 磁光调制：光通信技术中，应用磁致旋光效应， 使信号电流产生的光振动面旋转，转化为光的强 度变化，这就是磁光调制
光电测试技术-光的偏振及检测技术
O.A.
o
e
2013-7-28
e光的振动在e光的主平面内
38
二、光轴 主平面 主截面
光轴 — 晶体中的方向， 沿此方向o、e光速 度相同—无双折射。 单光轴晶体：石英、方解石 双光轴晶体：云母、黄玉…
主截面— 由晶体的光轴与表面法线决定。 主平面
— 由光轴与光线决定。 o光振动 垂直于o光的主平面。
i’0
·· ·· · · · · · · i0 ·· · ·· · ·· · · · ·· · · ·· · · ·
玻璃 片堆
2013-7-28
33
应用： ① 测量不透明介质的折射率？
② 制成偏光眼镜，可观看立体电影。
③若在所有汽车前窗玻璃和大灯前都装上与
可以避免汽车会车时灯光的晃眼。
地面成45角、且向同一方向倾斜的偏振片，
2013-7-28
1
线偏振光 自然光
1、自然光
E 没有优势方向
特点
（1）在垂直光线的平面内，光 矢量沿各方向振动的概率均等. 自然光可以用下图表示
X
Y
Hale Waihona Puke uZ这种大量振幅相同、各种振动方向都有、彼此没有固 定相位关系的光矢量的组合叫非偏振光或自然光。
2013-7-28
1 Ix Iy I 2
I0
I I0
P 1// P2
P1 起偏器
2I 0
I0
P2 检偏器
I 0
P1 P2
一般情况下 I =？
2013-7-28
14
偏振光通过旋转的检偏器， 光强发生变化
自然光 线偏振光
.
. . . .
起偏器
物理实验中的电磁场调制与测量技术
物理实验中的电磁场调制与测量技术引言：电磁场作为物理学中重要的概念，对于我们理解世界的运行机制具有至关重要的作用。
在物理实验中，电磁场的调制和测量技术是非常关键的一环。
本文将详细讨论电磁场调制与测量技术的原理、应用和挑战。
一、电磁场调制技术1. 干涉法干涉法是一种常见的电磁场调制技术。
该技术基于干涉现象，通过光的相干性来调制电磁场。
例如，在光学实验中，我们可以使用干涉仪来调制光的强度和相位。
干涉法的优点是可以精确地控制电磁场的特性，如频率、相位和强度。
这在光通信、激光制造和光学测量等领域有重要应用。
2. 谐波发生器谐波发生器是一种将低频信号转化为高频信号的装置。
它基于非线性效应，通过加入谐波波形来调制电磁场。
谐波发生器广泛用于无线电通信和雷达系统中，可以增加信号传输的距离和可靠性。
然而，谐波发生器的设计和制造是一个挑战，因为需要抑制非线性失真和带来的噪音。
3. 脉冲调制脉冲调制是一种将连续信号转化为离散信号的技术。
在电磁场调制中，脉冲调制可以实现对电磁场的快速开关和调制。
例如，在通信系统中，脉冲调制常用于数字信号的传输。
脉冲调制的主要挑战是在高频率条件下实现低功耗和高效率。
二、电磁场测量技术1. 电场测量电场测量是对电磁场中电场分量的测量。
常见的电场测量技术包括电场传感器和电场计。
电场传感器基于电容效应，通过测量电荷之间的库仑力来计算电场强度。
电场计则通过测量电场与试验物体上带电粒子的相互作用来测量电场强度。
电场测量技术在静电学、等离子体物理学和电力工程等领域具有广泛的应用。
2. 磁场测量磁场测量是对电磁场中磁场分量的测量。
传统的磁场测量技术包括磁感应计和霍尔效应传感器。
磁感应计基于法拉第电磁感应定律，通过测量被测磁场对导线或磁芯的感应电动势来测量磁场强度。
霍尔效应传感器则通过测量磁场对晶体管侧向电流的影响来测量磁场强度。
磁场测量技术在磁学、磁共振成像和电动机控制等领域具有重要应用。
3. 辐射场测量辐射场测量是对辐射性电磁场的测量。
电位调制或偏振调制
电位调制或偏振调制电位调制或偏振调制：传输信息的新颖方式导语：在现代通信领域，随着科技的不断创新和进步，电位调制和偏振调制作为传输信息的新颖方式，逐渐得到广泛应用。
本文将从深度和广度的角度来探讨电位调制和偏振调制的原理、应用以及未来发展方向，旨在帮助读者全面理解这一主题。
一、电位调制的原理和应用1.1 电位调制的原理电位调制是一种将模拟信号转换为数字信号的方法。
它基于模拟信号与正弦波进行数学运算，将其转化为数字信号。
这种转化是通过对模拟信号的电压进行采样和量化来实现的。
1.2 电位调制的应用电位调制被广泛应用于数字通信系统中，特别是在无线通信领域。
它能够提供更高的抗干扰能力和更好的传输质量，使得信号在传输过程中不易受到外界的噪声干扰。
电位调制技术还能够实现信号的高效压缩和解压缩，从而减少数据的传输成本和时间。
1.3 个人观点和理解在我看来，电位调制的引入为数字通信技术的发展提供了新的方向。
它不仅提高了传输的效率和稳定性，还拓宽了数字通信的应用范围。
然而，电位调制技术也存在着一些挑战和限制，例如对硬件设备和传输带宽的要求较高。
在未来的发展中，我认为需要进一步研究和改进电位调制技术，以提高其适用性和可靠性。
二、偏振调制的原理和应用2.1 偏振调制的原理偏振调制是一种将信息传输到电磁波的偏振态上的方法。
它通过改变电磁波传输时的偏振方向来实现信息的传输。
偏振调制可以分为线性偏振调制和圆偏振调制两种方式，每种方式都有其独特的优势和适用范围。
2.2 偏振调制的应用偏振调制在光通信和光纤传输中得到广泛应用。
它可以提高传输效率和抗干扰能力，减少光信号在传输过程中的损耗。
偏振调制技术还被用于光学传感器、光学显微镜等领域，应用范围十分广泛。
2.3 个人观点和理解对于我来说，偏振调制技术是一种极其有趣和有前景的技术。
它不仅扩展了光通信领域的应用范围，还提高了光信号传输的稳定性和可靠性。
我相信随着科技的进步和研究的不断深入，偏振调制技术还将进一步发展，为我们带来更多的惊喜和应用。
偏振探测技术的原理及其应用前景的探究
偏振探测技术的原理及其应用前景的探究摘要偏振探测技术是近几年发展起来的新型探测技术，作为一种重要的探测手段，偏振探测具有其他传统的探测手段所没有的特点。
本文主要从偏振光的产生及其表示方法，偏振光与物质相互作用的特性，偏振光的偏振信息的检测方法等方面来探讨偏振探测的机理和应用。
并着重研究光测弹性术的测量原理，以各向均匀的平板受力为模型，分析偏振光通过受力平板后产生的相位差和干涉现象。
通过对干涉现象的分析，结合相关的光学定律，给出应力与应变的测量方法和推导出的计算公式。
同时，介绍了偏振探测技术在地物遥感探测、大气探测、水下探测、医学诊断、天文探测目标检测、图像处理和军事等领域的应用。
关键词：应力，应变，偏振，偏振探测，机理，应用The Principle of Polarization Detection Technology and ItsApplication Prospects of InquiryABSTRACTPolarization detection technology is a new detection technology has developed in recent years, as an important means of detecting, polarization detection with other detection methods are not traditional features. This article from the formation and representation of polarized light, polarized light and material characteristics of the interaction, the polarized light detection methods, and information to explore the mechanism and application of polarization detection. And focus of photoelasticity measurement principle of operation to the plate to force a uniform as a model of polarized light through the force resulting from the phase difference plate and the interference. Through the analysis of interference, combined with related optics law, given the stress and strain measurement methods and formulas are derived. Meanwhile, the introduction of the polarization detection technology in the surface features of remote sensing, atmospheric sounding, underwater detection, medical diagnosis, astronomical detection of target detection, image processing, and military fields..KEY WORDS：Stress ，strain ，polarization，polarization detection，mechanism，application目录摘要......................................................................... I ABSTRACT...................................................................... II1 引言 (1)2 偏振光的分类及其偏振信息的表示方法 (2)2.1 什么是偏振光 (2)2.2 偏振光的分类 (2)2.2.1 自然光 (2)2.2.2 线偏振光 (2)2.2.3 部分偏振光 (2)2.2.4 圆偏振光和椭圆偏振光 (3)2.3 偏振信息的定量描述 (3)2.3.1 Jones矢量法[2]： (3)2.3.2 Stokes参量法 (4)3 偏振探测原理 (5)3.1 基本原理 (5)3.1.1 琼斯矩阵 (5)3.2.2 斯托克斯参量 (6)3.2 偏振光的产生 (6)3.3 偏振光与物质相互作用的特性 (9)3.3.1 旋光性 (9)3.3.2 晶体、液体和液晶的电光效应 (10)3.3.3 光测弹性效应 (11)3.4 偏振光的检测 (12)3.4.1 各种偏振光偏振态的检验 (12)3.4.2 方位角的检测 (12)3.4.3 斯托克斯参量的测量 (13)4 光测弹性术中应力和应变的测量原理和方法及计算公式 (15)4.1 测量原理和方法 (15)4.1.1 偏振光分解与合成 (15)4.1.2等倾线消除方法： (17)4.2 测量装置图： (18)4.3 应力和型变量的推算（结果） (18)5 偏振探测的前景及展望 (20)5.1 地物遥感探测 (20)5.2 大气探测 (20)5.3 水下探测 (20)5.4 天文探测 (21)5.5 医学诊断 (21)5. 6 目标检测 (21)5.7 图像处理 (21)5.8 军事应用 (22)致谢 (24)参考文献 (25)1 引言偏振是光的一个重要信息。
偏振技术研究
④必须说明的是：虽然反射光是E矢量垂直于入射
面的线偏振光，但反射光中的垂直分量只占入射光
中全部垂直分量的15%，即反射偏振光非常微弱---
这也说明了折射光依然是部分偏振光。
29 首 页 上 页 下 页退 出
三、应用
①用玻璃片堆获取偏振光
i0
接近完全偏振光
30 首 页 上 页 下 页退 出
31 首 页 上 页 下 页退 出
14.1.2 自然光
1、自然光是非偏振光 光波虽然是横波，但普通光源发出的光是自然光，
不是偏振光。
•其根源仍在热原子发光具有间歇性和独立性。 普通光源中每个原子所发出的光其位相关系及振动 方向都是随机的。
6 首 页 上 页 下 页退 出
一串光波列是横波。但从宏观上看，光源发出的光 中包含了所有方向的光振动，振动面可以分布在一切 可能的方位，任何方向光矢量对时间的平均值是相等
n1
i0
r0
27 首 页 上 页 下 页退 出
n2
完全偏光
自然光
i0
i0 90o
n1 n2
部分偏光
证明：
由折射定律
sin i0 n2 sin n1
sin i0 n2 由布儒斯特定律有： tan i0 cos i0 n1
sin cos i0
i0
2
28 首 页 上 页 下 页退 出
2 2 2 2
当2α＝90°，即α＝45°时，
I I max
I0 . 4
23 首 页 上 页 下 页退 出
§14-3 反射与折射时光的偏振
光在两种介质界面上的行为比较复杂。例如传
播方向可能改变，能流（即振幅）将重新分配，位
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ne no 0kE2
利用克尔效应可以构成电场、电图，通光方向与电场方向垂直。当电极上不加外 电场时，没有光通过检偏镜，克尔盒呈关闭状态。
当电极加上外电场时，有光通过检偏镜，克尔盒 开启状态。若在两极上加电压U，则由感应双折
圆偏振光，经1/4波片2获得一光学偏置，最后经检
偏器3输出，这样就由相位的变化转换成强度的变化。
输出的光强为
I
I0
sin
2
(
2
) 4
纵向运用时 2n03 41U / 0
横向运用时
n03 cU • l 0 d
二．克尔效应
克尔效应也称为平方电光效应，它发生在 一切物质中。当外加电场作用在各向同性 的透明物质上时，各向同性物质的光学性 质发生变化，变成具有双折射现象的各向 异性特性，并且与单轴晶体的情况相同。
射引起的两偏振光波的光程差为
(ne
n0
)l
k
0
(U d
)2
l
两光波间的相位差则为
2kl(U )2
d
检偏镜的透射光强度I与入射光光强I0之间的关 系可由下式表示。
I
I0
sin 2[
2
U ( U/2
)2 ]
U 2 d 2kl
特征: 感应双折射几乎与外加电场同步,有较快 的响应速度,响应频率可达1010Hz。可以制成 高速的克尔调制器或克尔光闸.
调制机理
普克耳效应使晶体的双折射性质发生改变， 这种变化理论上可由描述晶体双折射性质 的折射率椭球的变化来表示。
x12 n12
x22 n22
x32 n32
1
晶体的两端加一个电场。外加电场平行于 通光方向，这种运用称为纵向运用，或称 为纵向调制。对于KDP类晶体，晶体折射 率n的变化与电场E的关系由下式给定：
称此电压为半波电压 U 2 ，并有
U 2 0 2n03 63
图2-5-1是利用普克耳 效应的光纤电压传感 器示意图。
普克耳效应的光纤电压传感器工作原理
传感器工作过程是，从激光器射出的光由起偏器11
变为平面偏振光，再入射到调制器械电光晶体1上。
由于电光效应的作用，从电光晶体射出的光变为椭
小结
强度调制：检测接收到的光强变化获得被 测信号；
相位调制：两束相干光存在相位差在光电 探测器中发生干涉并转换成强度变化实现 对待测量的测量；
波长和频率调制，调制机理类似，侧重点 不同；
偏振调制：结构简单、灵敏度高、应用范 围广；稳定性差，技术有待提高。
n n03 63 E
63 是KDP晶体的纵向运用的电光系数
两正交的平面偏振光穿过厚度为l的晶体后， 光程差为： L n l n03 63 E l n03 63U
式中，U El是加在晶体上的纵向电压。
当折射率变化所引起的相位变化为 时，则
第七讲 偏振调制机理与检测技术
光纤偏振调制技术可用于温度、压力、 振动、机械形变、电流和电场等检测
主要应用是监测强电流
偏振调制中常用的物理效应
一．普克耳效应 二．克尔效应 三．法拉第效应 四．光弹效应
一．普克耳效应
当强电场施加于光正在穿行的各向异性晶 体时，所引起的感生双折射正比于所加电 场的一次方，称为线性电光效应，或普克 耳效应。
三．法拉第效应
V
l 0
H
d l
可做成电流传感器
四．光弹效应
在力学形变时材料会变成各向异性。 压缩时材料具有负单轴晶体的性质，伸长
时材料具有正单轴晶体的性质。 物质的等效光轴在应力的方向，感生双折
射的大小正比于应力。 这种应力感生的双折射现象称为光弹效应。
n0 ne kp