中瑞祥 晶体电光调制综合实验装置 电光调制实验仪的操作使用原理

主要基于电光效应，即某些电光晶体（如铌酸锂晶体）在外加电场作用下，其折射率会发生变化，从而调制通过晶体的光波的相位、强度或偏振态。‌

基本原理

当电压施加到电光晶体上时，晶体的折射率改变，导致光波的传播特性发生变化。线性电光效应（泡克耳斯效应）是常用机制，其中折射率变化与电场强度成正比。实验仪通常采用横向调制方式，即电场方向垂直于光传播方向。例如，铌酸锂晶体在X方向电场作用下，会形成感应主轴，使入射线偏振光分解为沿感应轴的两个振动分量，产生相位差，进而通过检偏器输出调制光强。‌

关键组件与操作步骤

实验仪一般包括光源、起偏器、电光晶体、检偏器、驱动电路和探测器等部分。‌

‌初始设置‌：调整起偏器和检偏器的偏振方向平行于晶体的X轴和Y轴，确保入射光为线偏振光。

‌施加电压‌：通过驱动器向晶体施加直流偏压（V₀）和调制信号（Vₘ sin ωt），电压变化会改变晶体的相位差δ。

‌相位差与光强关系‌：相位差δ由公式δ = (2π/λ)·n₀³γ₂₂·(V₀ + Vₘ sin ωt)·(l/d)决定，其中λ为波长，l和d为晶体尺寸，γ₂₂为电光系数。输出光强I与电压关系为I = I₀ sin²(πV/(2Vₚ))，Vₚ为半波电压（当δ=π时对应的电压）。‌

‌工作点选择‌：通过调节直流偏压V₀，可选择线性工作区（如V₀ = Vₚ/2），实现线性调制；若V₀选择不当，可能出现倍频失真。‌

‌辅助元件‌：1/4波片可用于替代直流偏压，将工作点移至线性区，避免信号畸变。‌

注意事项

半波电压Vₚ是关键参数，由晶体材料和几何尺寸决定，需通过实验校准。

调制信号频率不宜过高，以免引入延迟或失真。

环境干扰（如温度变化）可能影响晶体性能，需保持稳定条件。‌

通过上述原理，实验仪可直观展示电光调制过程，适用于教学和研究光电器件特性。