本文介紹了晶體的雙折射效應(yīng)粟瞬,以及其典型應(yīng)用電光調(diào)制之一電光調(diào)制器的工作原理。
晶體雙折射
當(dāng)一束光穿過(guò)晶體變成兩束光的現(xiàn)象就稱為雙折射萤捆,這種晶體也稱為雙折射晶體裙品。
出射的兩個(gè)光束有各自的性質(zhì),其中一條光被稱為尋常光俗或,簡(jiǎn)稱o光市怎,因?yàn)樗男再|(zhì)遵循一般的物理性質(zhì)。另一束光稱為非尋常光辛慰,簡(jiǎn)
稱e光区匠,光方向不同,折射率也不同帅腌,其折射率呈現(xiàn)一個(gè)橢球面驰弄。在某一個(gè)特定的方向,o光和e光是無(wú)法分開(kāi)的狞膘,這個(gè)方向就稱為光
軸揩懒,這個(gè)方向上,o光與e光的折射率相同挽封。并且從下圖中可以看出已球,如果e光橢球面上的最小折射率與o光相同,則稱為正晶體辅愿,若橢
球面的最大折射率與o光相同智亮,則稱為負(fù)晶體。有些晶體只有一個(gè)光軸点待,叫做單軸晶體阔蛉,也有些晶體有兩個(gè)或者三個(gè)光軸。
入射光和光軸組成的平面稱為主截面癞埠,o光與e光都是線偏振光状原,o光的偏振方向垂直于主截面,e光平行于主截面苗踪。當(dāng)一束光入射到晶
體后颠区,o光和e光方向如下圖所示。
當(dāng)光軸垂直于晶體表面通铲,且入射光也垂直于晶體表面時(shí)毕莱,o光和e光不能分辨開(kāi)
當(dāng)光軸平行于晶體,并且垂直于入射面時(shí),o光和e光方向相同朋截,但是速度不同
當(dāng)光軸平行于晶體蛹稍,并且平行于晶體表面時(shí),o光和e光方向相同部服,速度不同
一般入射光入射方向都是垂直于晶體表面唆姐,晶體都是做相位延遲使用的,而且要求出射光的o光和e光方向是相同的廓八。那么光軸的方向
只有幾種情況厦酬,
光軸與入射光反向相同,但是這種情況下瘫想,兩束光折射率相同,對(duì)光束沒(méi)有調(diào)制效果昌讲。
光軸垂直于入射光国夜,如上圖所示,o光和e光折射率不同短绸,相位延遲也不同车吹。e光振動(dòng)方向是光軸與入射光方向,類似于電光調(diào)制
器的快軸方向醋闭,能夠被電場(chǎng)所調(diào)制窄驹。普通的波片光軸應(yīng)該也是這種情況。
我猜測(cè)電光調(diào)制器的光軸可能是第二種情況证逻。
電光調(diào)制器折射率
n=n_0+a×E+b×E^2+...
n_0是在沒(méi)有外加電場(chǎng)下的晶體折射率乐埠,a和b是常數(shù),第一個(gè)是與電場(chǎng)的線性光系囚企,稱為Pockels效應(yīng)丈咐,第二個(gè)是電場(chǎng)二次項(xiàng)的關(guān)系,
稱為Kerr效應(yīng)龙宏。因?yàn)榈谝豁?xiàng)的系數(shù)比較大棵逊,所以第二項(xiàng)常常被忽略。
入射光偏振方向應(yīng)該與快軸方向一致银酗,根據(jù)Pockels效應(yīng)辆影,相位延遲量與電場(chǎng)也是線性關(guān)系
?=k×V
V是外部電壓,k是相位延遲量與電壓之間的系數(shù)
入射光需要與快軸和慢軸夾角為45°黍特,下面是假設(shè)入射光為45度蛙讥,快軸為90°
下圖是對(duì)應(yīng)不同相位差的情況下,出射光的偏振狀態(tài)衅澈。初始相位差為0键菱,間隔為π/6。
如果在上述光路下,在-45°方向添加一個(gè)偏振片经备,那么
則光強(qiáng)為
將kV的形式修改一下后拭抬,可以得到
V_(π/2)就是半波電壓。
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