《物理光学基础》实验指导书.docVIP

物理光学基础实验指导书 实验一 声光调制器 一、实验目的 1、掌握声光调制器的工作原理和使用方法。 2、巩固书上所学的关于声光调制器的应用原理、范围。 二、实验仪器 1、声光调制器实验仪 1台 2、半导体激光器或He-Ne激光器 1台 3　5V、24V直流电源 各1台 4 单踪5MHz示波器、 um（或者其他）光波长的光学增透膜。整个器件由铝制外壳安装。驱动电源由振荡器、、、、” ) ，直流工作电压范围为：0.5~~5.5V ; 衍射效率大小由工作电压大小决定。“ 输出端 ” 输出驱动功率,用高频电缆线与声光器件相联后， 驱动电源的输入电源才接通±15V电源。 驱动电源的外形图，如图4所示。 图1 布拉格衍射原理图 图2 衍射光光强将随此信号变化情况 五、实验内容与步骤 1、显示声光调制波形，观察声光调制偏转现象 2、测试声光调制幅度特性 3、显示入射光与衍射光的能量分布 4、测试声光频率偏转特性 5、测试声光调制衍射效率、带宽等参数 6、测量超声波在介质中的声速 7、模拟声光调制的光通讯实验研究与演示 五、实验报告 1、整理实验数据，画出相应的数据表格和波形图。 2、线性声光调制器由哪些部分组成？各部分的作用是什么？ 实验二 电光调制器 一、实验目的 1、掌握电光调制器的工作原理和使用方法。 2、巩固书上所学的关于电光调制器的应用原理、范围。 二、实验仪器 1、电光调制器实验仪 1台 2、半导体激光器或He-Ne激光器 1台 3　5V、24V直流电源 各1台 4 双踪示波器 1台 三、实验原理和电路说明 ?光在晶体中传播的性质可用折射率椭球来描述，电场对光学介质的影响，是电场使介质的折射率椭球主轴方向和大小发生变化。当不给克尔盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过P后变为振动方向平行P光轴的平面偏振光。通过克尔盒时不改变振动方向。到达Q时，因光的振动方向垂直于Q光轴而被阻挡（P、Q分别为起偏器和检偏器，安装时，它们的光轴彼此垂直。），所以Q没有光输出；给克尔盒加以电压时，盒中的介质则因有外电场的作用而具有单轴晶体的光学性质，光轴的方向平行于电场。这时，通过它的平面偏振光则改变其振动方向。所以，经过起偏器P产生的平面偏振光，通过克尔盒后，振动方向就不再与Q光轴垂直，而是在Q光轴方向上有光振动的分量，所以，此时Q就有光输出了。Q的光输出强弱，与盒中的介质性质、几何尺寸、外加电压大小等因素有关。对于结构已确定的克尔盒来说，如果外加电压是周期性变化的，则Q的光输出必然也是周期性变化的。由此即实现了对光的调制。 对前图a而言的几个量的方位关系图 ???α为M与y轴的夹角，β为N与y轴的夹角，α+β＝π/2；外电场使克尔盒中电光介质产生的光轴方向平行于x轴；o光垂直于xz面，e光在xz面内。 设自然光经过P后所产生的平面偏振光为 EM＝Esinωt ??? 由于此光的传播方向垂直于介质光轴，所以，它通过介质时产生双折射。但是，这个光的o光和e光在介质中的折射率不同，而且o光的振动方向垂直于主截面（光轴与光线所构成的平面），e光的振动方向在主截面内，所以，o光和e光在介质中的传播速度不同。这两种光在介质的输入端是同相的，而通过一定厚度的介质达到输出端时，将要有一定的相位差。因此，o光和e光在介质输出端的表达式为 e光，Exl＝Esinωtsinα o光，Eyl＝Esin(ωt+φ)cosα 式中，下标l代表介质厚度，φ代表o、e光通过厚度为l的介质后所产生的相位差。 ??? 当o、e光达到Q时，只有平行于Q光轴N的分量能通过，垂直于N的分量则被阻挡。所以，通过Q的光为 ExN＝-Exlsinβ EyN＝Eylcosβ EN＝ExN+EyN