晶体的电光效应14新版

晶体的电光效应
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四、数据处理。

1.极值法测定LN 晶体的半波电压：
P/mV V/V Pmin=0.007 Vmax=31 Pmax=0.808
Vmin=638 由此可得
max
min 638631607V V V
V V
V π=-=-=
相对误差
00
||
100%13.3%
V V V
πη-=
⨯=
晶体基本物理量：
d
l
λ
22γ
0n
5mm 30mm
632.8nm
-126.8
10/m V ⨯
2.286
由3022()2d
V n l πλγ=
得：12
322()7.08/0102
d m V l
V n π
λγ-==⨯ 2.动态法测定LN 晶体的半波电压： （1）V=342V 时出现信号幅度最大
（2）V=626V 时出现倍频失真
（3）V=1249V 时出现倍频失真
半波电压V π=1249V-626V=623V 相对误差 00
||
100%11.0%V V V
πη-=
⨯=
晶体基本物理量：
d l λ
22γ 0n
5mm 30mm 632.8nm -126.810/m V ⨯ 2.286
由3022()2d
V n l πλγ=
得：12
322()7.08/0102
d m V l
V n π
λγ-==⨯
3.用1/4波片改变工作点，观察转角并总结规律 （1）倍频失真 次数 1 2
3 4 转角θ 89.5°
359°
269.5°
179°
次数 1 2 3 4 转角△θ 90.5°
89.5°
90.5°
89.5°
（2）幅度最大 次数 1 2 3 4 转角θ 40.5°
139.5°
229°
319°
次数 1 2 3 4 转角△θ
91°
89.5°
90°
89.5°
（3）规律
从以上数据可以看出：两张现象均是在1/4波片转过90°左右时重复出现，其中倍频出现时相差角度更接近90°。

从大小来看，本实验中出现倍频失真的角度大于幅度最大时波片的角度。

3. 1> 1/4波片测量半波电压 θ 30° 90° 150° 210° 270° V1/V 291 623 376 296 610 V2/V 909 1226 1020 949 1208 V π/V
618
603
644
654
598
(618603644654598)
623.45V V
V π
++++=
=
不确定度：
2
()10.93818997823745
()
a i V
V V U V ππ=
=⨯∑-
所以
()(621)10U V V V ππ±=±⨯
2> 晶体基本物理量：
d
l
λ
22γ
0n
5mm
30mm
632.8nm
-126.810/m V ⨯
2.286
12
3
22
()7.08/0102d m V l
V n π
λ
γ
-=
=⨯
相对误差
022220
22
||
100% 4.12%
γγηγ-=
⨯=
5.用相位补偿法测量晶体快慢轴的相位差 1 2 3 4
5 V1/V 610 623 895 599 427 V2/V 935 913 124
6 933 742 |V1-V2|/V
325 290 351 334 315 12/180
V V V V π
ϕ-=
93.9° 83,8
101.4
96.5
91.0
5
1
193.12
5i i ϕϕ===∑
不确定度计算：
2
(|12||12|)
(|12|)10.15381754
a V V V V U V V V
----=
=⨯∑
12180
V V V π
ϕ=
-
则
22
2
()()
(|12|)[
][] 3.610|12|
U V U U V V V V V ππϕϕ
--=+=⨯-
()
() 3.35
U U ϕϕϕϕ
=
⨯=
所以，最终结果为：
()(933)U ϕϕ±=
±
五、实验课后思考题
1.铌酸锂在施加电场前后有什么不同？是否都存在双折射现象？
答：铌酸锂在未施加电场时是单轴晶体，不存在双折射，施加电场后铌酸锂为双轴晶体，存在双折射。

2.为什么1/4波片也可以改变电光晶体的工作点？ 答：1/4波片是一块具有特定厚度的双轴晶体，光线透过1/4波片后会分解为o 光和e 光，两者的相位差为2
π
δ=。

将1/4波片引起的相位差考虑之后可得光强透过率：
22sin (sin )sin (sin )222m m V V T t V t V V π
πππδπωδωπ
=+=+
当起始光偏振方向垂直于1/4波片的光轴时，透射光全为o 光，此时δ=0，代入上式可
得：
1
(1sin )sin 2m m V T t V t V π
πωω≈+∝
此时调制器输出的波形和调制信号的频率相同，即线性调制。

旋转1/4波片，当起始光偏振方向平行于1/4波片的光轴时，透射光全为e 光，此时
2
π
δ=
，代入上式可得：
211()(1cos 2)cos 28m V
T t t V π
πωω=--∝
这时输出光的频率是调制信号的两倍，即产生“倍频”失真。

因此，旋转1/4波片可以改变电光晶体的工作点。

3.半波电压如何测量？本试验有几种测量的方法？操作有什么特点？ 答：本实验有两种方法测量半波电压，一种是调制法测定半波电压，一种是极值法测定半波电压。

其特点为：前者是通过示波器观察输入输出波形特点来测定半波电压，后者是通过检测透射光强的极大值和极小值来测定半波电压。

其中，调制法的测量精度更高。