光电子学科综合实验I讲义探析.doc

PAGE  .PAGE 80. 目 录  TOC \o 1-2 \h \z \u   HYPERLINK \l _Toc161045045 实验1 晶体的电光效应实验 1  HYPERLINK \l _Toc161045052 实验2 组合干涉仪实验 13 实验3 用牛顿环法测透镜曲率半径 17 实验4 棱镜折射率的分光仪测定…………………………………….………..25 实验5 光电效应…………………………………………………………………33 实验6液晶的电光特性实验……………………………………………………38  HYPERLINK \l _Toc161045051 实验7 用双棱镜干涉测钠光波长 44  HYPERLINK \l _Toc161045059 附录 物理实验基础知识 48  HYPERLINK \l _Toc161045061   HYPERLINK \l _Toc161045062   HYPERLINK \l _Toc161045065   HYPERLINK \l _Toc161045066   实验1 晶体电光效应 实验内容 通过观察穿过晶体的会聚偏振光的干涉图案，了解电场对晶体的作用机理。 通过对晶体施加不同强度的直流电压，观察 测量系统的通光情况，绘出电压与光强的关系曲线，求出系统的特征参数。 在晶体上施加一个正弦波信号，观察光学系统的响应情况，理解设置静态工作点的目的和意义，以及设置方法和要求。 用一音频信号驱动电光晶体，模拟信息对光的调制和传输。 设备成套性 1．光学实验导轨 800mm 1 根 2．导轨滑块 6 个 3．二维可调半导体激光器 650nm 4mW 1 套 4．激光功率指示计 1 套 5．偏振片 2 套 6．1/4波片 1 套 7．三维可调电光晶体附件+驱动电源（0-1500V） 1 套 8．二维可调扩束镜 1 套 9．二维可调光电二极管探头 1 套 10．白屏 1 个 实验原理 某些晶体在外加电场中，随着电场强度的改变，晶体的折射率会发生改变，这种现象称为电光效应。通常将电场引起的折射率的变化用下式表示: (1) 图一 晶体折射率椭球 式中a和b为常数，为E0=0时的折射率。由一次项aE0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普克尔电光效应（pokells）；由二次项引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称平方电光效应或克尔效应（kerr）。由（1）式可知，一次电光效应只存在于不具有对称中心的晶体中，二次电光效应则可能存在于任何物质中，一次效应要比二次效应显著。 光在各向异性晶体中传播时，因光的传播方向不同或者是电矢量的振动方向不同，光的折射率也不同。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，在主轴坐标中，折射率椭球方程为 （2） 式中，, 为椭球三个主轴方向上的折射率，称为主折射率。如图一所示， 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 (3) 只考虑一次电光效应，上式与式（2）相应项的系数之差和电场强度的一次方成正比。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，我们用下列形式表示： (4) 上式是晶体一次电光效应的普遍表达式，式中叫做电光