光电测试技术4-6光调制ppt课件.ppt

《光电测试技术4-6光调制ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、光电测试技术光调制器件概念：利用各种物理效应对光的振幅，频率，相位，偏振状态和传播方向等参量进行调制的器件，又称为光控器件对光的振幅进行调制也就是对光强进行调制性能稳定、调制度高，损耗小、相位均匀有一定的带宽工作基础：物质对外来作用产生的各种物理效应电光效应声光效应磁光效应电光器件一类光学介质受到外电场作用时，它的折射率将随着外电场变化，介电系数和折射率都和方向有关，在光学性质上变为各向异性。电光效应(Inducedopticaleffects)各向同性物质外界作用各向异性物质各向异性物质外界作用物质

2、的各向异性变化1.机械感应---光弹效应(Photoelasticity)各向同性或异性材料在外力作用下可产生各向异性的变化，例如：玻璃或塑料拉伸或压缩各向异性应力分析------光弹力学工程应用干涉色的分布受力分布通常情况下，拉伸成为正单轴材料；压缩成为负单轴材料；2.电感应---电光效应(Electro-opticaleffect)在一些各向同性材料上加上电场各向异性电致双折射,双折射大小与电场强度有关a.Kerr效应（1875年）各向同性透明介质在电场下成为单轴双折射材料，光轴平行于电场，平行于

3、电场的光振动的折射率为n

4、

5、，垂直于电场的光振动的折射率为n⊥折射率变化量与外电场强度平方成比例液晶空间光调制器(了解)有些物质不是直接由固态变为液态，而是经过一个过渡相态，这时，它一方面具有液体的流动性质，同时又有晶体的特性(如光学、力学、热学的各向异性)，这种过渡相态称之为“液晶”。液晶是一种有机化合物，一般由棒状柱形对称的分子构成，具有很强的电偶极矩和容易极化的化学团。对这种物质施加外场(电、热、磁等)，液晶分子的排列方向和液晶分子的流动位置就会发生变化，即改变液晶的物理状态。如对液晶施加电场，

6、它的光学性质就发生变化，这就是液晶的电光效应。a.Kerr效应（1875年）-----各向同性透明介质在电场下成为单轴双折射材料，光轴平行于电场，平行于电场的光振动的折射率为n

7、

8、，垂直于电场的光振动的折射率为n⊥Kerr盒利用kerr效应制成的调制器（内装电致双折射材料有电光效应的液体有机化合物）液体中的Kerr效应装置b.Pockels效应（1893年）一些晶体（电光晶体），加上外电场后，单轴晶体成为双轴晶体，双折射大小与电场强度得一次方成正比Pockels效应（线性电光效应）Pockels实验-

9、---一次电光效应所需电压比Kerr效应要低，同样可做成高速开关声波是一种弹性波(纵向应力波)，在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分如同一个光学的“相位光栅”，该光栅间距(光栅常数)等于声波波长s。当光波通过此介质时，就会产生光的衍射。其衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。1．3声光调制吸声装置LaserinLaserout声波在介质中

10、传播分为行波和驻波两种形式。图1.3—1所示为某一瞬间超声行波的情况，其中深色部分表示介质受到压缩，密度增大，相应的折射率也增大，而白色部分表示介质密度减小，对应的折射率也减小。在行波声场作用下，介质折射率的增大或减小交替变化，并以声速s(一般为n大n小103m／s量级)向前推进。由于声速仅为光速(108m)的数十万分之—，所以对光波来说，运动的“声光栅”可以看作是静止的。设声波的角频率为s，波矢为ks（＝2/s)，则或者写成：这里n=-ksA，则行波时的折射率：此处n=-(1/2)no3

11、PS，（1.3-3’)式中，S为超声波引起介质产生的应变，P为材料的弹光系数(激光器件与技术教程的附录Ⅲ)。式中a为介质质点的瞬时位移，A为质点位移的幅度。可近似地认为，介质折射率的变化正比于介质质点沿x方向位移的变化率，即(1.3-1)声波的方程为声驻波是由波长、振幅和相位相同，传播方向相反的两束声波叠加而成的，如图1.3-2所示。其声驻波方程为上式说明，声驻波的振幅为2Acos(2πx/λs)，它在x方向上各点不同，但相位2πt/Ts在各点均相同。同时，由上式还可看出，在x＝nλs/2或2nλs/

12、4(n=0,1,2,…)各点上，驻波的振幅为极大(等于2A)，这些点称为波腹，波腹间的距离为λs／2。在x＝(2n+1)λs／4的各点上，驻波的振幅为零，这些点称为波节，波节之间的距离也是λs／2。(1.3-4)图1.3-2超声驻波x＝nλs/2x＝(2n+1)λs／4由于声驻波的波腹和波节在介质中的位置是固定的，因此它形成的光栅在空间也是固定的。声驻波形成的折射率变化(正比于介质质点沿x方向位移的变化率,对上式求导并令△n=-4Aπ/λs)(1.3-5