第八节光调制器件二、电光器件1、电光调制器得工作原理电光器件就是指利用某些物质得电光效应可以制成得器件。电光效应就是指某些光学介质,当受到外电场作用时,它得折射率将随着外加电场变化,介电系数与折射率都与方向有关,在光学性质上变为各向异性;当不受外电场作用时,介电系数与折射率都就是标量,与方向无关,在光学性质上就是各向同性得。迄今已发现得电光效应有两种:一种就是折射率得变化量与外电场强度得一次方成比例,称为泡克耳斯(Pockels)效应;利用泡克耳斯效应制成得调制器,称为泡克耳斯盒,其中得光学介质为非中心对称得压电晶体。泡克耳斯盒分为纵向调制器与横向调制器两种。另一种就是折射率得变化量与外电场强度得平方成比例,称为克尔(Kerr)效应。利用克尔效应制成得调制器,称为克尔盒,其中得光学介质为具有电光效应得液体有机化合物。当不给克尔盒加电压时,盒中得介质就是透明得,各向同性得非偏振光经过起偏器P后变为振动方向平行于P光轴得平面偏振光,通过克尔盒时其振动方向不变。在光路中起偏器P与检偏器Q得光轴安装时调成彼此垂直,当光到达检偏器Q时,因光得振动方向垂直于Q得光轴而被阻挡,所以Q没有光输出。当给克尔盒加电压时,盒中得介质则因有外电场得作用而具有单轴晶体得光学性质,光轴得方向平行于电场。通过它得平面偏振光则改变其振动方向。经过起偏器P产生得平面偏振光,通过克尔盒后,振动方向就不再与Q光轴垂直,而就是在Q光轴方向上有光振动得分量,此时Q就有光输出了。Q得光输出强弱,与盒中介质得性质、几何尺寸、外加电压得大小等因素有关。如果外加电压就是周期性变化,对于结构已确定得克尔盒来说,则Q得光输出必然也就是周期性变化得,因此可实现对输出光偏振与强度得调制。几个偏振量得方位关系如图所示。其中,光得传播方向平行于z轴;M与N分别为起偏器P与检偏器Q得光轴方向,二者彼此垂直;α为M与y轴得夹角,β为N与y轴得夹角。晶体得双折射现象当一束单色光在各向同性介质得界面折射时,折射光线只有一条,遵守折射定律。当一束单色光在各向异性介质得界面折射时,一般可以产生两束折射光线,这种现象就叫双折射有一束总就是遵循折射定律,即不论入射光线方位如何,折射光线总就是在入射面内,并且入射角得正弦与折射角得正弦之比等于常数。我们把这束折射光称为寻常光,用o表示。另一条折射光线则不同,一般情况下,入射角得正弦与折射角得正弦之比不等于常数,且折射光线不在入射面内,即不遵循折射定律,因此称它为非常光,用e表示。设自然光经过起偏器P后所产生得平面偏振光为:平面偏振光得传播方向垂直于介质光轴,它通过介质时会产生双折射,o光垂直于xz面,e光在xz面内。o光得振动方向垂直于主截面(光轴与光线所构成得平面),e光得振动方向在主截面内,o光与e光在介质中得折射率不同。o光与e光在介质中得传播速度不同。这两种光在介质得输入端就是同相位得,通过一定厚度得介质达到输出端时,将要有一定得相位差。大家有疑问的，可以询问和交流o光与e光在介质输出端得光波振幅表达式为:当o、e光达到检偏器Q时,只有平行于检偏器Q光轴N得分量能通过,垂直于N得分量则被阻挡。所以,通过检偏器Q得光波振幅为:由于发光强度正比于振幅得平方,于就是有2、电光调制器得主要性能参量(1)半波电压Uλ/2(或Uπ)半波电压就是使调制器光输出达到最大时所需得电压。这个电压自然就是越小越好,这样既便于操作,又可减少电功率损耗与发热。(2)透过率调制器得光输出与光输入之比称为透过率。(3)调制带宽调制带宽与调制器得等效电容有关,低频时调制带宽与调制功率成正比。要求光波在晶体中得渡越时间t1要远小于调制信号得周期T,即(4)消光比消光比就是检偏器得最大输出与最小输出之比,即Imax/Imin由于吸收、反射、散射等损耗,Imax总就是小于入射光强,Imin就是与光束得发散角、晶体得剩余双折射、晶体得厚度与均匀性、电场得均匀性以及对偏振器得调整等因素有关。目前对单色、小发散角得激光束来说,消光比可达100～10000。三、声光器件1、概述声波在介质中传播时,会引起介质折射率发生周期性变化,可将此声波引起得介质折射率周期性变化得现象称为声光栅,声光栅得栅距等于声波得波长。当光波入射于声光栅时,发生光得衍射,这种现象称为声光效应。声光器件就是基于声光效应得原理来工作得,她分为声光调制器与声光偏转器两类,它们得原理、结构、制造工艺相同,只就是在尺寸上有所区别。声光器件由声光介质与换能器两部分组成。声光介质有钼酸铅晶体(PM)、氧化碲晶体、熔石英等。换能器即超声波发生器,它就是利用压电晶体使电压信号变为超声波,并向声光介质中发射得一种能量变换器。声光相互作用有两种情形:一种就是正常得声光相互作用