横向电光调制.ppt

表1-2-1 KDP型(42m晶类)晶体的半波电压和 (波长＝0.5um) 根据上述分析可知，两个偏振分量间的差异，会使一个分量相对于另一个分量有一个相位差（ △? ），而这个相位差作用就会(类似于波片）改变出射光束的偏振态。在一般情况下，出射的合成振动是一个椭圆偏振光，用数学式表示为： 这里我们有了一个与外加电压成正比变化的相位延迟晶体(相当于一个可调的偏振态变换器)，因此，就可能用电学方法将入射光波的偏振态变换成所需要的偏振态。 3.光偏振态的变化 让我们先考察几种特定情况下的偏振态变化。 这是一个直线方程，说明通过晶体后的合成光仍然是线偏振光，且与入射光的偏振方向一致，这种情况相当于一个“全波片”的作用。 (1)当晶体上未加电场时， 则上面的方程简化为： x x’ y’ y E (2)当晶体上所加电场（ ）使 时，(1.2-21)式可简化为 这是一个正椭圆方程，当A1=A2 时，其合成光就变成一个圆偏振光，相当于一个“1/4波片”的作用。 上式说明合成光又变成线偏振光，但偏振方向相对于入射光旋转了一个2θ角(若=450，即旋转了900，沿着y方向),晶体起到一个“半波片”的作用。 (3) 当外加电场Vλ/2使△? = (2n+1)π, (1.2-21)式可简化为 x x’ y’ y E 综上所述，设一束线偏振光垂直于x’y’平面入射，且(电矢量E)沿X轴方向振动，它刚进入晶体（Z=0）即分解为相互垂直的 x’,y’ 两个偏振分量，经过距离L后 分量为： 在晶体的出射面(z＝L)处，两个分量间的相位差可由上两式中指数的差得到(x’ 分量比y’分量的大） 注： V = EzL, ωc/c = 2π/λ 1.2-25 y’分量为： 1.2-26 1.2-26 注意：ωc / c = 2π/λ 图1.2-4示出了某瞬间 和 两个分量(为便于观察，将两垂直分量分开画出)，也示出了沿着路径上不同点处光场矢量的顶端扫描的轨迹，在z＝0处(a)，相位差 ，光场矢量是沿X方向的线偏振光；在e点处， ，则合成光场矢量变为一顺时针旋转的圆偏振光；在i点处， ，则合成光矢量变为沿着Y方向的线偏振光，相对于入射偏振光旋转了90o。如果在晶体的输出端放置一个与入射光偏振方向相垂直的偏振器，当晶体上所加的电压在0— 间变化时。从检偏器输出的光只是椭圆偏振光的Y向分量，因而可以把偏振态的变化变换成光强度的变化(强度调制)。 利用泡克耳斯效应实现电光调制可以分为两种情况。一种是施加在晶体上的电场在空间上基本是均匀的．但在时间上是变化的．当一束光通过晶体之后，可以使一个随时间变化的电信号转换成光信号，由光波的强度或相位变化来体现要传递的信息，这种情况主要应用于光通信、光开关等领域。另一种是施加在晶体上的电场在空间上有一定的分布，形成电场图像，即随X和y坐标变化的强度透过率或相位分布，但在时间上不变或者缓慢变化，从而对通过的光波进行调制，在后面介绍的空间光调制器就属于这种情况。本节先讨论前一种情况的电光强度调制。 二、电光强度调制 1. 纵向电光调制（通光方向与电场方向一致） 电光晶体(KDP)置于两个成正交的偏振器之间，其中起偏器P1的偏振方向平行于电光晶体的x轴，检偏器P2的偏振方向平行于y轴，当沿晶体z轴方向加电场后，它们将旋转45o变为感应主轴x’,y’。因此，沿z轴入射的光束经起偏器变为平行于x轴的线偏振光，进入晶体后(z=0)被分解为沿x’和y’方向的两个分量，两个振幅(等于入射光振幅的1/ ）和相位都相等．分别为： 图1．2—5是一个纵向电光强度调制的典型结构。 或采用复数表示， 即 E x’(0)=Acosωc t E y’(0)=Acosωc t 由于光强正比于电场的平方，因此，入射光强度为 当光通过长度为L的晶体后，由于电光效应，E x’和E y’二分量间就产生了一个相位差 ，则 E x’（L）= A E y’（L）= Aexp(-i )