晶体的电光效应 PPT课件
KDP晶体电光效应【重要 讲解清晰】
(7) (8)
ij (
1 )ij n2
ijk 为线性电光系数， hijpq 为二次电光系数。
线性电光方程：
ij ijk Ek
(9)
因此在外场作用下，折射率椭球方程为：
1 11 2 21 3 31 4 41 5 51 6 61
12 22 32 42 52 62
13 23 E 33 1 E2 43 E 53 3 63
2.KDP 晶体的线性电光效应 KDP 晶体未加电场：
(15)
1 (0) x12 2 (0) x2 2 3 (0) x3 2 1 1 1 2 ( x12 x2 2 ) 2 x3 2 1 n0 ne
(16)
对 常 用 的 KDP （ KH2PO4 ） 晶 体 有 nx1=nx2=no ， nx3=ne ， no ＞ ne ， 只 有
V
3 2no 63
(25)
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。 ㈡.KDP 晶体的横向应用
入射光进入晶体后即分解为沿 x2 ' 和 x3 方向的两个垂直偏振分量。 相应的
1 3 折射率分别为: n2 ' no no 63 Ez 和 n3 ne 。两偏振分量的相位延迟分别为： 2
1 2 1 2 1 2 2 63 E x1 ' 2 63 E x2 ' 2 x3 ' 1 n n n e o o
《晶体物理》课件
色散与光谱线
色散
当白光通过棱镜时，会分解成不同颜色的光谱。这种现象称为色散。在晶体中， 由于晶格结构的周期性，光波的传播速度会随波长而变化，从而导致色散现象。 了解色散现象对于研究晶体的结构和性质具有重要意义。
光谱线
当单色光通过物质时，其波长可能会发生变化。这种变化在光谱上表现为线或暗 线。在晶体中，由于晶格结构的周期性，光波的波长可能会发生变化，从而产生 光谱线。了解光谱线对于研究晶体的结构和性质具有重要意义。
热传导概述
热传导是指热量在物质内部 或不同物质之间传递的过程 。对于晶体而言，其热传导 机制与晶体的结构和原子间 相互作用等因素有关。
热传导的物理模型
描述晶体热传导的物理模型 有多种，如Fourier导热定 律、扩散传热模型等。这些 模型可以帮助我们更好地理 解晶体热传导的机制和特性 。
03 晶体光学性质
详细描述
随着科技的不断进步，新型晶体材料的探索 成为了一个备受关注的研究领域。科研人员 通过实验和计算模拟相结合的方法，不断探 索具有优异性能的新型晶体材料，如拓扑晶 体、超硬材料、高温超导材料等。这些新型 晶体材料在能源、环境、医疗等领域具有广 泛的应用前景。
晶体物理在新能源领域的应用
要点一
总结词
《晶体物理》ppt课件
目录
Contents
• 晶体物理概述 • 晶体振动与热力学性质 • 晶体光学性质 • 晶体电学性质 • 晶体磁学性质 • 晶体物理前沿研究
01 晶体物理概述
定义与特性
定义
晶体物理是一门研究晶体内部原 子或分子的排列规律、结构特征 以及与物理性质之间关系的科学 。
特性
晶体具有长程有序的结构，其原 子或分子的排列呈现周期性重复 的特点，这使得晶体具有一系列 独特的物理性质。
晶体的电光效应
晶体的电光效应介质因电场作用而引起折射率变化的现象称为电光效应，介质折射率和电场的关系可表示为：+++=20bE aE n n (1)式中n 0是没有外加电场（E =0）时的折射率，a 和b 是常数，其中电场一次项引起的变化称为线性电光效应，由Pokels 于1893年发现，故也称为Pokels 效应；由电场的二次项引起的变化称为二次电光效应，由Kerr 在1875年发现，也称Kerr 效应，在无对称中心晶体中，一次效应比二次效应显著得多，所以通常讨论线性效应。
尽管电场引起折射率的变化很小，但可用干涉等方法精确地显示和测定，而且它有很短的响应时间，所以利用电光效应制成的电光器件在激光通信、激光测距、激光显示、高速摄影、信息处理等许多方面具有广泛的应用。
[实验目的]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； 学习电光调制的原理和实验方法，掌握调试技能；了解利用电光调制模拟音频光通信的一种实验方法；[实验原理]1． 晶体的电光效应 按光的电磁理论，光在介质中传播的速度为210)(-==μεn c c ，ε为介电系数，是对称的二阶张量，即ji ij εε=，由此建立的D 和E 的关系为：j j i i E D ε= （3,2,1,=j i ) (2)即： 333232131332322212323132121111E E E D E E E D E E E D εεεεεεεεε++=++=++=在各向同性的介质中，εεεε===332211，D 和E 成简单的线性关系，光在这类介质中以某一确定速度传播；但在各向异性的介质中，一般情况下各方向的折射率却不再相同，所以各偏振态的光传播速度也不同，将呈现双折射现象。
如果光在晶体中沿某方向传播时，各个方向的偏振光折射率都相等，则该方向称为晶体的光轴。
若晶体只含有一个这样的方向，则称为单轴晶体。
通常用折射率椭球来描述折射率与光的传播方向、振动方向的关系。
《晶体的电光效应》PPT课件
横向电光效应
以顺电相KLTN晶体为例
横向电光效应
通过晶体后两束偏振光的相位差为
2(n 3 ' n 1 ')d 21 2 (s 1 1 s 1 2 )n 0 3 E 2 d
中心对称晶体在横向电光效应的应用中也存在一些问题， 认识较多的此类晶体，居里温度较高，在室温下不能展现 出二次电光效应，影响了实际的应用，而且二次电光效应 较小，所以需求低居里温度，高的二次电光系数的铁电晶 体材料具有很大的意义。
1
n12 1
n32
1 n2 2
1
n
2 0
1
n
2 0
s11 E 2
s12 E 2
n1
'
n2
'
n0
1 2
n03s12 E 2
n3
'
n0
1 2
n03s11E 2
纵向电光效应及横向电光效应
根据实际应用中晶体上所加电场方向与通光方向的 相对位置不同，通常也将电光效应分为两类，纵向 电光效应与横向电光效应。所加电场方向与通光方 向平行的被称为纵向电光效应，电场方向与通光方 向互相垂直的被称为横向电光效应。下面我们举例 来分析纵向与横向电光效应的优缺点。
纵向电光效应及横向电光效应
纵向电光效应 横向电光效应
纵向电光效应
仍然以KDP为例，实验装置如下图所示
半波电压
晶体后存在相位差为
d为晶体通光方向的厚度，所以产生的相位差与 所加电压成正比，与厚度d无关。当相位差为π时， 我们将所加电压称为此块晶体的半波电压 。
半波电压
晶体的半波电压及电光系数的测定值
横向电光效应
前面对非中心对称的晶体线性电光效应分析可知 ，当外加电场方向与通光方向垂直，产生的相位 差除了受电场控制外还会受到自然双折射的影响 。晶体的自然双折射对温度有很高的敏感性，要 实现很严格的控温，精度在0.005℃，这对实际条 件来说是非常困难的。但是对于中心对称的晶体 来说，可以从根本上避免这一问题。
25.晶体电光效应 (1)
晶体电光效应一、实验目的1、测量LN 晶体的半波电压；2、观察电光调制器的工作性质。
二、实验原理电场施加在晶体上，会使晶体的折射率发生变化，这种现象称之为电光效应。
下图为晶体电光调制原理示意图。
图中起偏器P 偏振化方向平行于晶体的x 轴，且与检偏器正交，波长为λ的光束沿z 轴(光轴)入射，电场方向平行于x 轴，x '、y '为晶体的感应轴，与x 、y 轴成π/ 4角。
当光束通过长为l 的晶体后，偏振光x '、y '两分量间产生位相差ϕ， '3'2222()y x o ln n l n Vdππϕγλλ=-=(1) 式中n 0，r 22和d 分别为晶体的O 光折射率，电光系数及厚度，V 为施加的直流电压。
当δ=π时，施加的电压称为半波电压V π，因此时偏振光x '.y '两分量间产生的光程差为λ/2。
由式(1)322(/2)o dV n lπλγ=(2)则位相差ϕ可表为VV πϕπ= (3) 偏振光x '.y '两分量复振幅可分别写为⎪⎩⎪⎨⎧==-ϕi y x Ae l E Al E )()('' (4) 通过检偏器的出射光，是此两分量在y 轴上投影之和()(2)(1)i y o E A e ϕ-=- (5) 相应的输出光强I 可写成2*22()()()[(1)(1)]2sin /22i i o y oy o A I E E e e A ϕϕϕ-∝=--= (6)光强透过率22sin ()sin ()22o i I V I V πϕπ==。
由上式知透过率与电压的关系是非线性的。
为了进行线性调制，在调制光路中加入一个4λ波片，使其光轴与OP 成45°，则211sin [()][1sin()]222o i I V V I V V πππππ=+=+ (7) 式中为V 0直流偏压，V m sin ωt 为交流调制信号。
固体电子学光电效应课件
所以光的波长越短，即频率越高，其光子的能量也越大； 反之，光的波长越长，其光子的能量也就越小。 在光线作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。向外发射的电子叫光电子。基于外光电效应的光电器件有光电管、 光电倍增管等。 光照射物体，可以看成一连串具有一定能量的光子轰击物体，物体中电子吸收的入射光子能量超过逸出功A0时，电子就会逸出物体表面，产生光电子发射，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。
固体电子学光电效应课件
Definition of laser
A laser is a device that generates light by a process called STIMULATED EMISSION. The acronym LASER stands for Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation Semiconducting lasers are multilayer semiconductor devices that generates a coherent beam of monochromatic light by laser action. A coherent beam resulted which all of the photons are in phase.
法布里－珀罗 (F-P) 谐振腔
100%
90%
固体电子学光电效应课件
Diode Laser
固体电子学光电效应课件
Typical Application of Laser
The detection of the binary data stored in the form of pits on the compact disc is done with the use of a semiconductor laser. The laser is focused to a diameter of about 0.8 mm at the bottom of the disc, but is further focused to about 1.7 micrometers as it passes through the clear plastic substrate to strike the reflective layer. The reflected laser will be detected by a photodiode. Moral of the story: without optoelectronics there will no CD player!
晶体的电光效应及其应用PPT课件
KDP晶体是单轴晶体，属四方晶系。属于这一类型的晶体 还有ADP(磷酸二氢氨)、KD*P(磷酸二氘钾)等，它们同为42 m
晶体点群，其外形如图 5-1所示，光轴方向为x3轴方向。
5.2 晶体的电光效应及应用
5.2.1 晶体的线性电光效应 5.2.2 晶体的二次电光效应 5.2.3 晶体电光效应的应用
5.2.1 晶体的线性电光效应
1.
如上所述，在主轴坐标系中，无外加电场晶体的折射率 椭球为：
B10 x12 B20 x22 B30 x32 1
外加电场后，由于线性电光效应，折射率椭球发生了变 化， 它应表示为一般折射率椭球的形式：
光沿晶体的110方向传播晶体在电场方向上的厚度为d在传播方向上的长度为l如前所述当沿x3方向外加电压时晶体的感应折射率椭球的主轴方向系由原折射率椭球主轴绕x3轴旋转45到因此光沿感应折射率椭球的主轴方向x2传播时相应的两个特许线偏振光的折射率为n1和n3片射出时的相位差电光延迟53用于63横向运用的kdp晶片27上式中等号右边第一项表示由自然双折射造成的相位差
第二块晶体变为o光，而且二晶体长度和温度环境相同，所
以, 由自然双折射和温度变化引起的相位差相互抵消。因
此，由第二块晶体射出的两光束间，只存在由电光效应引起
的相位差：
2
no3 63U
l d
相应的半波电压为：
U/2
2no3 63
d l
经比较得到：
(U / 2 )横
(U / 2 )纵
d l
显然，横向运用时的半波电压一般均比纵向运用时低，
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。
电光效应
2
电光效应
• 当介质中存在足够大的外加电场时，会扰 乱原子内场，导致介质光学性质的显著变 化，当光波通过此介质时，其传输特性就 受到影响而改变，这种现象称为电光效应 • 在晶体未加外电场时，主轴坐标系中，折 射率椭球由如下方程描述：
x2 y2 z2 + 2 + 2 =1 2 nx ny nz
3 ϕn = 2π nx′ L = 2π L (n0 − 1 n0 γ 63 Ez ) 2 λ λ 3 ϕn = 2π ny′ L = 2π L (n0 + 1 n0 γ 63 Ez ) λ λ 2
x′ y′
20122012-4-1
17
电光相位延迟
• 相位差为 3 3 ∆ϕ = ϕn − ϕ n = 2π Ln0γ 63E z = 2π n0γ 63V λ λ • 式中的 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，即只要改变电压，就 能使相位成比例地变化 • 当相位差为π时加的电压值，称为“半波电 V 压”，通常用 π 或Vλ /2 表示：
1 1 ′2 + ( 2 − γ 63 Ez ) y′2 = 1 ( 2 + γ 63 Ez ) x n0 n0
20122012-4-1
16
电光相位延迟
• 当一束线偏振光沿着 z 轴方向入射晶体，且 E 矢量 沿 x 方向，进入晶体 (z=0) 后即分解为沿 x’ 和 y’方 向的两个垂直偏振分量。由于二者的折射率不同， 则沿x’ 方向振动的光传播速度快，而沿 y’ 方向振动 的光传播速度慢，当它们经过长度 L 后所走的光程 分别为 nx’L 和ny’L，这样，两偏振分量的相位延迟 分别为
晶体的光电效应
泡克尔斯效应在结束了本学期的第二次物理演示实验后，我对课堂上老师所讲的晶体的光电效应产生了浓厚的兴趣，不仅仅因为现在我们还未接触到这个知识，同时还因为我们在下学期的时候可能会做这个实验，所以我回来查阅了一些相关的资料。
泡克尔斯效应（pockels effect），在1893年发现。
它是让光传播方向与电场平行，电极透明，晶体是单轴晶体，光轴沿光传播方向。
最后产生的现象是：若不加电场则不透光。
若加电场→晶体变双轴晶体→原光轴方向附加了双折射效应→透光。
泡克尔斯效应引起的相位差是线性的电光效应。
晶体横向电光调制器结构示意图应用：超高速开关（响应时间小于10-9s），显示技术，数据处理，电光Q开关等等。
经过简单的查阅资料，我找到了一些关于电光Q开关的一些介绍，网上关于晶体光电效应真正的应用都是很多专家们的研究论文，我有很多都看不懂，仅仅只能罗列一些简单的基础的介绍。
光电Q开关，又称普克尔盒、电光调制盒.电光调Q是指在激光谐振腔内加置一块偏振片和一块KD*P晶体。
光经过偏振片后成为线偏振光，如果在KD*P晶体上外加λ/4电压，由于泡克尔斯效应，使往返通过晶体的线偏振光的振动方向改变π/2。
如果KD*P晶体上未加电压，往返通过晶体的线偏振光的振动方向不变。
所以当晶体上有电压时，光束不能在谐振腔中通过，谐振腔处于低Q状态。
由于外界激励作用，上能级粒子数便迅速增加。
当晶体上的电压突然除去时，光束可自由通过谐振腔，此时谐振腔处于高Q值状态，从而产生激光巨脉冲。
电光调Q的速率快，可以在10-8秒时间内完成一次开关作用，使激光的峰值功率达到千兆瓦量级。
如果原来谐振腔内的激光已经是线偏振光，在装置电光调Q措施时不必放置偏振片。
DKDP电光Q开关DKDP电光Q开关（磷酸二氘钾普克尔盒，DKDP Q-swich）是根据DKDP 晶体电光系数高的特性制作的性能优良的调Q器件。
其调制效果稳定、脉冲宽度小，适用范围广，已广泛应用于多个激光领域。
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5 6
0
0
0 0 0
41
0
0 0 0 0
E1
E2
E3
63
因此得到
加电场后光率体变为
可以见得，在外电场作用下，KDP晶体由单轴晶体 变为双轴晶结构。
当只沿X3方向加电场时，折射率椭球为
经过坐标变化得新的椭球方程
( 10
63E3) x1'2
( 10
63E3) x2'2
件来说是非常困难的。但是对于中心对称的晶体 来说，可以从根本上避免这一问题。
以顺电相KLTN晶体为例
通过晶体后两束偏振光的相位差为
2
(n3'
n1' )d
2
1 2
(s11
s12 )n03E2d
中心对称晶体在横向电光效应的应用中也存在一些问题， 认识较多的此类晶体，居里温度较高，在室温下不能展现 出二次电光效应，影响了实际的应用，而且二次电光效应 较小，所以需求低居里温度，高的二次电光系数的铁电晶 体材料具有很大的意义。
效应，跟线性电光效应一样，我们也采用逆介电张
量折射率椭球的方法来描述，不同的是逆介电张量 对外加电场的二次方产生响应。
由式
ij sijkl Ek El
sijkl为二次电光系数（Kerr）系数，为四阶张量
因此引入以下简化下标
二次电光效应表示为
sijkl 与 smn 的关系为 smn 是一个6×6矩阵，sijkl 的矩阵元从81个减少到36个
n0
1 2
n03s11E 2
根据实际应用中晶体上所加电场方向与通光方向的 相对位置不同，通常也将电光效应分为两类，纵向 电光效应与横向电光效应。所加电场方向与通光方 向平行的被称为纵向电光效应，电场方向与通光方 向互相垂直的被称为横向电光效应。下面我们举例 来分析纵向与横向电光效应的优缺点。
纵向电光效应 横向电光效应
新的折射率椭球为
1 n02
s11E12
s12E22
s12E32
x12
1 n02
s12 E12
s11E22
s12E32
x22
1 n02
s12 E12
s12 E22
s11E32
x32
s44E2E3x2 x3
s44E1E3x1x3
s44E1E2 x1x2
1
x 如果电场加在晶体的 3 方向 ，E3 E ，E1 E2 0
0
0
0
smn
s12 0
s12 0
s11 0
0 s44
0 0
0
0
0
0
0
0 s44
0
0 0 0 0 0 s44
在晶体上加上电场后
1 s11 s12 s12 0 0 0 E12 s11E12 s12E22 s12E32
2
s12
s11
s12
0
0
0
E22
s12
分类：
按照外加电场下晶体材料的折射率变化分为两种：
1、线性电光效应：非中心对称晶体中折射率的 变化与外加电场强度成线性关系。也叫做泡克尔 斯（Pockels）效应。 2、二次电光效应：中心对称晶体中晶体折射率 变化与外加电场的平常成正比，也叫做克尔 （Kerr）效应。
晶体在受到光照的同时，若也受到外电场（低频或 直流）的作用，其二级非线性极化强度为
采用纵向电光效应有以下几点问题需要解决 （1）电极问题 （2）电光系数一般较小
前面对非中心对称的晶体线性电光效应分析可知， 当外加电场方向与通光方向垂直，产生的相位差 除了受电场控制外还会受到自然双折射的影响。 晶体的自然双折射对温度有很高的敏感性，要实 现很严格的控温，精度在0.005℃，这对实际条
0 3
x3'2
1
X1’，X2’，X3’为新的光率体主轴坐 标系
利用微分关系
可以得到
n1
n1'
n1
1 2
n03 63E3
n2
n2'
n2
1 2
n03 63E3
n3 n3' n3 0
注意：n1，n2， n3是光沿各个主 轴偏振时的折射
率，而不是传播 方向沿各主轴
晶体的二次电光效应实际上是一种三阶非线性光学
电光强度调制器其设计光路与上述光开关光路相同， 已知
I
[ Eout
E
* out
]
A [exp(i) 1][exp(i) 1]
2
2 A2 sin2 ( )
2
2
(n3'
n1' )d
2
1 2
(
s11
s12 )n03E 2d
系统的光学透过率与电压的关系曲线
因为晶体为二次电光效应，所以对信号光的采集应
光开关 电光强度调制器 Q开关
入射光通过起偏器后在X和Y方向分为两个振幅，相 位相同的分量用，用复数表示为
Ex (0) A
Ey (0) A
经过长度为L的外加电场下的KLTN晶体后
Ex (d ) A,
Ey (d ) Aexp(i)
两分量在检偏器偏振方向上的和振幅为
Eout
A [exp(i) 1]
P(2) i
P(2) i
('
)
ijk(2) ('
)Ej ()Ek ()
w为光电场频率 ，Ω为外加电场频率 Ω<<w
由于 所以
因为
0 0[(1) (2)E() ]
为未加电场时的介电常数，上式说明在加上电场 后介电常数变化与外加电场成线性关系。
折射率椭球的方法来分析晶体的电光效应 晶体的逆介电张量为
E12
s11E22
s12
E32
3
4
s12
0
s12 0
s11 0
0 s44
0 0
0 0
E32 E2 E3
s12
E12
s12E22 s44 E2 E3
s11E32
5 6
0
0
0 0
0 0
0 0
s44 0
0 s44
E1E3 E1E2
s44 E1E3 s44 E1E2
该二倍与电压的频率。由上图可知，输出光强度随
电压改变呈三角函数曲线变化。我们可以通过连续 改变外加电场，达到连续改变输出光强的目的。
Q装置原理图
Q开关与光开关也有相同的性能参数：
（1）响应速度，高的响应速度可以产生高频率的激 光脉冲。
（2）大的电光系数，利用较小调制电压就可以达到 调制目的，方便实验及激光器设计。
ij
1
ij
1 nij 2
折射率椭球可以表示为
非磁性介质
展开 未加电场时，折射率椭球记作
根据固体电子理论，当在晶体上加上电场后，将 导致晶体中束缚电荷的重新分布，且可能导致离 子晶体晶格的微小变形，其最终结果是逆介电张 量的改变。即施加电场时，折射率椭球将发生畸 变，记作
上式可以表示为
线性电光效应表示为
晶体的电光效应是一个很有实用价值的物理效应，
它已经在当今军事系统，光通讯系统，科学研究等
广泛领域起到很大的作用，并且仍然吸引研究者们 不断去寻找新的电光材料。
仍然以KDP为例，实验装置如下图所示
晶体后存在相位差为
d为晶体通光方向的厚度，所以产生的相位差与 所加电压成正比，与厚度d无关。当相位差为π时， 我们将所加电压称为此块晶体的半波电压 。
晶体的半波电压及电光系数的测定值
半波电压是晶体材料的一个十分重要的参数，通常 电光材料都存在一定的电压阈值，超过容易被击穿， 而且过高的半波电压对实验条件要求造成一定的难 度及危险性，所以寻找大的电光系数及低半波电压 的电光晶体材料已经成为一个研究热点。
二次电光效应的矩阵形式为
顺电相KLTN晶体（m3m点群）为例 ，没有外加 电场时晶体各向同性，只有一个折射率n0，其折 射率椭球是一个球面
1 n02
x12
1 n02
x22
1 n02
x32
1
二次电光系数矩阵有如下形式
s11 s12 s12 0 0 0
s12
s11
s12
ij ijk Ek
引入以下简化下标
ijk 分量数量由27个降到18个，线性电光系数表示为
m mk Ek
矩阵形式为
KDP晶体（42m晶类）。单轴晶体，设其主轴为X3 轴，未加电场时候，折射率椭球为：
式中
查阅资料知KDP电光效应矩阵为
1 0 0 0
2
0
3 4
0
41
第四组：姚 博 高瑞林 贾洁姝 杨成华 周文龙 毛祖金
电光效应基本概念 纵向电光效应及横向电光效应 电光效应器件 结论
电光效应的概念 线性电光效应 二次电光效应
电光效应是指材料在直流或低频交流电场作用下， 折射率发生明显改变的一种现象。
电光晶体材料可用于制备多种可实现高速调谐的 光通信器件，比如电光调制器、光开关、波长转 换器和波导光栅等，被广泛的应用于激光通信、 激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。
2
产生的相位差为
2
(n3'
n1' )d
2
1 2
(s11
s12 )n03E 2d
实验时，波长 已知，晶体材料的电光系数 s11 ，s12
已知，晶体通光方向厚度d已知，通过调节外加电压， 改变电场强度E，两束偏振光的相位差也会随之改变，
最后对输出光强产生影响。
电光晶体做光开关器件有几个重要的参数 ： （1）大的电光系数 （2）开关速度 （3）消光比
代入上式得
1 n02s12 E 2x121、