调制偏振光相位延迟精密测量实验.pdf

中国石油大学调制偏振光相位延迟精密测量实验报告成绩： 班级： 应用物理1301 姓名： 陈沛潇 同组者：马盛翔，李承俊 教师： 调制偏振光相位延迟精密测量实验 调制偏振光在光学精密测量和光学传递中有重要的应用价值，光学相位延迟系统的研究， 可以测量任意光学相位延迟量。本实验内容涉及调制偏振光、相位延迟精密测量、偏振光光 电检测、电光调制、光点接收等多方面知识。 【实验目的】 1. 理解电光调制原理； 2. 观察晶体的会聚偏振光干涉图样； 3. 使用不同方法测定铌酸锂晶体的透过率曲线（即T～U 曲线），求出半波电 压U ，再算出电光系数γ ； π 22 4. 学会使用相位补偿器； 5. 掌握调制补偿的组合使用 【实验原理】 1． 偏振光的产生和检验 光是电磁波，可用两个相互垂直的振动矢量—— 电矢量E 和磁矢量H 表征。因物质与电 矢量的作用大于对磁矢量的作用，习惯上称E 矢量为光矢量，代表光振动。 光在传播过程中遇到介质发生反射、折射、双折射或通过二向色性物质时，本来具有随 机性的光振动状态就会起变化，发生各种偏振现象。若光振动局限在垂直于传播方向的平面 内，就形成平面偏振光，因其电矢量末端的轨迹成一直线，通称线偏振光；若只是有较多的 电矢量取向于某固定方向，称作部分偏振光。再者，如果一种偏振光的电矢量随时间作有规 律的变动，它的末端在垂直于传播方向的平面上的轨迹呈椭圆或圆形，这种偏振光就是椭圆 偏振光或圆偏振光。 人的眼睛不能直接检查偏振光，但可用一个偏振器面对偏振光进行检视，这个偏振器就 成为检偏器。 2．马吕斯定律 如果光源中的任一波列（用振动平面 E 表示）投射在起偏器 P 上（图 1），只有相当于 它的成份之一的E （平行于光轴方向的矢量）能够通过，另一成份（E =E cosθ ）则被吸收。 y x 图 1 若投射在检偏器A 上的线偏振光的振幅为E ，则透过A 的振幅为E cosθ （这里θ 是P 0 0 与A 偏振方向之间的夹角）。由于光强与振幅的平方成正比，可知透射光强I 随θ 而变化的 关系为 2 I I cos  0 这就是马吕斯定律。 3．波片 若使线偏振光垂直入射一透光面平行于光轴，厚度为 d 的晶片（图2 ），此光因晶片的 各向异性而分裂成遵从折射定律的寻常光（o 光）和不遵从折射定律的非常光（e 光）。 图 2 图（2 ）线偏振光有一定相位差的o 光和e 光，在晶体中这两个相互垂直的振动方向有 不同的光速，分别称做快轴和慢轴。设入射光振幅为A ，振动方向与光轴夹角为θ，入射晶 面后o 光和e 光振幅分别为Asinθ 和Acosθ, 出射后相位差 2  no ne d  式中λ 是光在真空中的波长，no 和ne 分别是o 光和e 光的折射率。 这种能使相互垂直振动的平面偏振光产生一定相位差的晶片就叫做波片 4 ．一次电光效应和晶体的折射率椭球 由电场所引起的晶体折射率的变化，称为电光效应。通常可将电场引起的折射率的变化 用下式表示： n = n0 + aE0 +bE02+…… （1） 式中a 和b 为常数，n0 为不加电场时晶体的折射率。由一次项