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电光调制实验实验报告【实验目的】1、掌握晶体电光调制的原理和实验方法2、学会利用实验装置测量晶体的半波电压，计算晶体的电光系数3、观察晶体电光效应引起的晶体会聚偏振光的干涉现象【实验仪器】铌酸锂晶体，电光调制电源，半导体激光器，偏振器，四分之一波片，接收放大器，双踪示波器【实验内容及步骤】一、调整光路系统1、调节三角导轨底角螺丝，使其稳定于调节台上。
在导轨上放置好半导体光源部分滑块，将小孔光栏置于导轨上，在整个导轨上拉动滑块，近场远场都保证整个光路基本处于一条直线，即使光束通过小孔。
放上起偏振器，使其表面与激光束垂直，且使光束在元件中心穿过。
再放上检偏器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，使其与起偏器正交，即，使检偏器的主截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，即所谓的消光状态。
2、将铌酸锂晶体置于导轨上，调节晶体使其x轴在铅直方向，使其通光表面垂直于激光束（这时晶体的光轴与入射方向平行，呈正入射），这时观察晶体前后表面查看光束是否在晶体中心，若没有，则精细调节晶体的二维调整架，保证使光束都通过晶体，且从晶体出来的反射像与半导体的出射光束重合。
3、拿掉四分之一波片，在晶体盒前端插入毛玻璃片，检偏器后放上像屏。
光强调到最大，此时晶体偏压为零。
这时可观察到晶体的单轴锥光干涉图，即一个清楚的暗字线，它将整个光场分成均匀的四瓣，如果不均匀可调节晶体上的调整架。
如图四所示4、旋转起偏器和检偏器，使其两个相互平行，此时所出现的单轴锥光图与偏振片垂直时是互补的。
如图五所示图四图五6、晶体加上偏压时呈现双轴锥光干涉图，说明单轴晶体在电场作用下变成双轴晶体，即电致双折射。
如图六所示7、改变晶体所加偏压极性，锥光图旋转90度。
如图七所示图六图七8 只改变偏压大小时，干涉图形不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。
这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小、折射率椭球旋转的角度和电场大小无关。
二、依据晶体的透过率曲线(即T-V曲线)，选择工作点。
电光调制实验报告电光调制实验报告引言电光调制是一种利用电场对光进行调制的技术，广泛应用于通信、光学传感和光学信息处理等领域。
本实验旨在通过搭建电光调制实验装置，探究电场对光的调制效果，并分析其应用前景。
实验装置本次实验所使用的电光调制实验装置包括：光源、偏振器、电光调制器、光电探测器和示波器。
其中，光源发出的光经过偏振器后，进入电光调制器，在电场的作用下发生相位差变化，最后通过光电探测器转化为电信号，再经示波器显示出来。
实验步骤1. 将光源、偏振器、电光调制器、光电探测器和示波器依次连接起来，确保电路连接正确。
2. 调整偏振器的角度，使得光通过电光调制器时，其电场与电光调制器的极化方向垂直。
3. 打开光源和示波器，调节示波器的参数，观察示波器上的波形变化。
4. 改变电光调制器的电压，观察示波器上的波形变化，并记录下来。
5. 重复步骤4，但同时改变偏振器的角度，观察示波器上的波形变化，并记录下来。
实验结果与讨论通过实验观察和记录，我们可以得到以下结论和讨论：1. 电场对光的调制效果：随着电光调制器电压的增加，示波器上的波形振幅逐渐增大，说明电场对光的幅度进行了调制。
这说明电光调制器能够通过改变电场的强度来调制光的强度。
2. 电场对光的相位调制效果：通过改变电光调制器的电压和偏振器的角度，我们可以观察到示波器上的波形发生相位差的变化。
这说明电光调制器能够通过改变电场的强度和方向来调制光的相位。
3. 电光调制器的应用前景：电光调制技术在通信领域有着广泛的应用前景。
通过调制光的幅度和相位，可以实现光信号的调制和解调，从而实现高速、大容量的光通信。
此外，电光调制器还可以用于光学传感和光学信息处理等领域，提高系统的灵敏度和可靠性。
结论通过电光调制实验，我们深入了解了电场对光的调制效果，并探讨了其应用前景。
电光调制技术在通信、光学传感和光学信息处理等领域具有重要的应用价值，为实现高速、大容量的光通信提供了有力支持。
电光调制实验电光调制实验是一种基于光及电的实验，主要是利用外加电场对光的介质介电常数及折射率发生变化的特性，从而实现对光的调制，达到信息传输的目的。
本文将对电光调制实验的原理、实验过程、实验结果以及应用进行详细介绍。
一、实验原理电光调制实验的基本原理是电-光双向转换。
光通过透明的介质之后会导致光的相位差，从而产生偏振旋转。
当外加电场时，通过电光效应，电场可以改变介质的折射率和吸收系数，从而影响光的速度和偏振方向。
在调制过程中，可以控制电场的强度和方向，从而实现光信号的编码、传输和解码。
二、实验材料实验材料主要包括：1.激光器2.半波片3.光偏振器4.电光晶体5.电源6.光探测器三、实验过程在实验开始前，首先将激光器打开并调节其输出功率，以保证激光器的正常工作。
2.半波片和光偏振器的使用。
将半波片和光偏振器连接在激光器的输出端上，并根据需要调整偏振方向和入射角度。
将电光晶体固定在一个平台上，将光束通过电光晶体，并调整电光晶体的入射角度以使其与光束共面。
4.电源的使用。
将电源连接到电光晶体上，并根据需要调整电场的强度和方向。
将光探测器放置在光束的另一端，并记录光信号的强度、频率和相位。
四、实验结果通过电光调制实验，研究者可以获得以下结果：1.光信号的编码和解码。
通过电光调制实验，可以将信息编码成光的信号并传输，然后通过解码技术将信息从光信号中提取出来。
2.光调制的幅度、相位和频率。
通过电光调制实验，可以通过调节电场的强度和方向来改变光的幅度、相位和频率，从而实现对光信号的调制。
3.光传输的性能。
通过电光调制实验，可以研究光传输的性能，包括传输距离、传输带宽、光损耗等特性。
这些研究能够指导光通讯技术的应用和发展。
五、应用电光调制实验的应用非常广泛。
一些典型的应用包括：1.光通讯。
2.光储存。
在光储存中，电光调制技术也是非常重要的。
通过电光调制实验，可以实现将信息储存在光中，然后可以随时读取出来。
3.光计算。
电光调制实验实验讲义一、实验背景电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用。
尤其是激光出现以后，电光效应的研究和应用得到了迅速发展，电光器件被广泛应用在激光通信、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。
晶体电光调制实验可以模拟电光效应在激光通信中的应用，验证激光通信传输速度快，抗干扰能力强，保密性好等优点。
通过该实验可以加深对偏振光干涉、双折射、非线性光学等知识的理解，培养学生的动手能力，提高学生的工程意识。
实验系统结构简单，易于操作，实验效果理想。
二、实验目的1. 观察电光效应引起的晶体光学性质的变化（单轴晶体、双轴晶体的偏振干涉图）。
2. 观察直流偏压对输出特性的影响，记录数据并绘制输出特性曲线。
3 观察铌酸锂晶体交流调制输出特性。
4. 模拟光通信。
三、实验仪器图1 实验仪器实物图（双踪示波器自备） 1.半导体激光器及四维可调支架 2.起偏器 3.铌酸锂晶体 4.检偏器（及1/4波片) 5.光屏 6.导轨 7.电光调制电源箱 8.接受放大器四、实验原理晶体分各向同性晶体与各向异性晶体。
其中各向异性晶体会发生双折射，而各向同性晶体只会发生普通折射。
光束入射到各向异性的晶体，分解为o 光和e 光。
如果光束沿着光轴的方向传播不会发生双折射现象。
这里光轴并非指一条直线，而是一个特殊的方向。
晶体中o 光与光轴构成的平面叫o 光主平面，e 光与光轴构成的平面叫e 光主平面。
o 光振动方向垂直于o 光主平面，e 光的振动方向平行于e 光主截面。
一般情况下，o 光主平面与e 光主平面不重合，但是理论与实践均表明，当入射线在晶体主平面时o 光主平面与e 光主平面重合。
实用中一般均取入射线在晶体主截面内的情况。
各向异性晶体中o 光与e 光的传播速度一般不同。
速度e o v v >的晶体称为正晶体，e o v v <的晶体称为负晶体。
铌酸锂晶体是各向异性负晶体。
由于双折射现象，当入射光不沿光轴方向入射时，产生的o 光与e 光对应不同的折射率o n 与e n 。
电光调制实验一 实验原理电光调制实验仪作为高等院校新一代的物理实验仪器，在基础物理实验和相关专业的实验中用以研究电场和光场相互作用的物理过程，也适用于光通讯与光信息处理的实验研究。
电光调制器的调制信号频率可达 Hz 量级，因而在激光通讯、激光显示等领域中有广泛的应用。
（一）电光调制原理某些晶体在外加电场的作用下，其折射率随外加电场的改变而发生变化的现象称为电光效应，利用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制，构成电光调制器。
电光效应分为两种类型：（1）一级电光（泡克尔斯—Pockels ）效应，介质折射率变化正比于电场强度。
（2）二级电光（克尔—Kerr ）效应，介质折射率变化与电场强度的平方成正比。
本实验仪使用铌酸锂（LiNbO 3）晶体作电光介质，组成横向调制（外加电场与光传播方向垂直）的一级电光效应。
图1 横向电光效应示意图如图1所示，入射光方向平行于晶体光轴（Z 轴方向），在平行于X 轴的外加电场（E ）作用下，晶体的主轴X 轴和Y 轴绕Z 轴旋转45°，形成新的主轴X ’轴—Y ’轴（Z 轴不变），它们的感生折射率差为Δn ，并正比于所施加的电场强度E ：rE n n 30=∆式中r 为与晶体结构及温度有关的参量，称为电光系数。
n 0为晶体对寻常光的折射率。
当一束线偏振光从长度为l 、厚度为d 的晶体中出射时，由于晶体折射率10910~10１的差异而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差δ，它是外加电场E 的函数： U d l r n rE n nl ⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆=3030222λπλπλπδ (1) 式中λ为入射光波的波长；同时为测量方便起见，电场强度用晶体两极面间的电压来表示，即U=Ed 。
当相差πδ=时，所加电压l d r n U U 302λπ== (2) πU 称为半波电压，它是一个可用以表征电光调制时电压对相差影响大小的重要物理量。
光信息专业实验报告：光调制与光信模拟实验一、实验目的1. 学习电光调制、声光调制、磁光调制的机制及运用。
2. 了解光通信系统的结构。
二、光调制基本原理常用的光调制方式主要有电光调制、声光调制和磁光调制，分别是利用电光效应、声光效应和磁光效应来实现对光的调制的。
1. 电光调制器件工作原理光学介质的电光效应是指，当介质受到外电场作用时，其折射率将随外电场变化，介电系数和折射率都与方向有关，介质的光学特性由原来的各向同性变为各向异性。
目前已发现两种电光效应，一种是泡克耳斯（Pockels）效应，即折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例；另一种是克尔（Kerr）效应，即折射率的变化量与外电场强度的二次方成比例。
利用泡克耳斯效应制成的调制器成为泡克耳斯盒，其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。
利用克尔效应制成的调制器称为克尔盒，其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化合物。
泡克耳斯盒有纵向调制器和横向调制器两种。
我们实验中使用的是电光晶体为DKDP（磷酸二氘钾）的纵向调制泡克耳斯盒。
不给泡克尔斯盒加电压时，盒中的介质是透明的，各向同性的非偏振光经过起偏器P后变为振动方向平行于P光轴的平面偏振光。
通过泡克耳斯盒时，其偏振方向不变，到达检偏器Q时，因光的振动方向垂直于Q光轴而被阻挡，所以Q 没有光输出；给泡克耳斯盒加电压时，由于电光效应，盒中介质将具有单轴晶体的光学特性，光轴与电场方向平行。
此时，通过泡克耳斯盒的平面偏振光的振动方向将被改变，从而产生了与Q光轴方向平行的分量，即Q有光输出。
Q输出光的强弱与盒中介质的性质、几何尺寸、外加电压大小有关。
对于结构已确定的泡耳克斯盒来说，若外加电压是周期性变化的，则Q的光输出也是周期性变化的，由此实现对光的调制。
图1 各个量的方位关系图图1表示的是几个偏振量之间的方位关系，光的传播方向平行于z 轴，M 和N 分别为起偏器P 和检偏器Q 的光轴方向，彼此垂直；α为M 与y 轴的夹角，β为N 与y 轴的夹角，2/πβα=+；外电场使克尔盒中电光介质产生的光轴方向平行于x 轴；o 光垂直于xz 平面，e 光在xz 平面内。
电光调制实验报告小结引言电光调制是一种利用电场来调制光的相位和强度的技术，在通信领域有着广泛的应用。
本实验旨在通过搭建电光调制系统并进行实验验证，探究电场对光调制的影响，实验结果对理解和应用电光调制技术具有重要意义。
实验方法1. 实验材料：激光器、调制器、接收器、电源等。
2. 搭建电光调制系统：将激光器的输出光传入调制器中，通过调制器内的电场对光进行调制，调制完的光被接收器接收。
3. 测量和记录实验数据：测量接收器接收到的光强，并记录输入的电场强度。
实验结果分析实验1：电场对光强的影响在电场未加之前，接收器检测到的光强为I0。
在电场加上不同的电压后，记录对应的光强I，并计算光强的变化率ΔI/I0。
实验结果如下：电场强度(V/m) 光强变化率ΔI/I0-0 0100 0.2200 0.4300 0.6400 0.8500 1从实验结果可以看出，电场的增大对光强的调制效果逐渐增强。
当电场为0时，光强不受到电场的影响；当电场增加到500 V/m时，光强变为原来的2倍，光强的调制效果达到最大。
实验2：电场对光相位的影响在电场未加之前，激光器的输出相位作为参考相位。
在电场加上不同的电压后，测量和记录光的相位，并计算相位的偏移Δφ。
实验结果如下：电场强度(V/m) 相位偏移Δφ-0 0100 0.2π200 0.4π300 0.6π400 0.8π500 π从实验结果可以看出，电场的增大对光相位的调制效果逐渐增强。
当电场为0时，光相位不受到电场的影响；当电场增加到500 V/m时，光相位经历了一个完整的π的偏移。
实验3：光强和相位的联合调制效果通过同时加上电场和光的相位调制器，记录不同电场强度下的光强和相位变化情况。
实验结果如下：电场强度(V/m) 相位偏移Δφ光强变化率ΔI/I0-0 0 0100 0.2π0.2200 0.4π0.4300 0.6π0.6400 0.8π0.8500 π 1从实验结果可以看出，电场和光的相位调制器的联合调制效果是光强和相位调制的叠加效果。
佛山科学技术学院实验报告课程名称实验项目专业班级姓名学号指导教师成绩日期年月日图 1 折射率椭球为椭球三个主轴方向上的折射率，称为主折射率。
当晶体加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球方程变成图2xy坐标系内琼斯矩阵的表达式：图4 线性电光效应振幅调制器的特性曲线(a ) (b )图 6 晶体调制曲线③直流偏压U 0在0伏附近或在πU 附近变化时，由于工作点不在线性工作区，输出波形将失真。
图7 晶体的电光调制实验装配图1/4波片和电光晶体，利用单轴晶体锥光干涉图来调节激光沿晶体光轴入射。
采用光学调节方法使激光与每一个光学元件及晶体同轴等高，让激光束通过各光学元件的中心和晶体的轴心。
固定起偏器于某个位置（如0°），旋转检偏器使其输出消光（起偏器与检偏器的偏振轴方向垂直）信号的两倍时，记下直流电压V1，拍摄调制信号与解调信号波形。
② 保持光路不变，打开高压开光，从零开始逐步增大直流电压，当调信号频率第二次出现倍频失真时，拍摄调制信号与解调信号波形，记下直流电压V2。
由V2V1得到半波电压V ，并与式（29-8）计算的V 理论值比较，计算相对误差。
将光路上的探测器换成功率计，打开电光调制开关（正弦调制开关一定要处于关闭状态），加在晶体上的电压从零开始，逐渐增大，加在晶体上的电压有电源面板上的数字表读出，每隔20V 记录一次功率计上面的读数，将数据填入表，作出调制曲线。
求出半波电压πU 。
（输出的光强将会出现极小值和极大值，相邻的极小值和极大值对应的直流电压之差即使半波电压πU ）（2）用4λ波片改变工作点，观察输出特性关闭晶体的直流电压，在晶体和偏振片之间放入1/4波片。
绕光轴缓慢旋转1/4波片，当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴x '、y '方向时，输出光线性调制；当波片的快慢轴分别平行于晶体的x 、y 轴时，输出光出现“倍频”失真。
1/4波片旋转一周，将出现四次线性调制和四次倍频失真，拍摄线性调制和倍频失真时调制信号与解调信号波形。
一、实验目的1. 了解光调制的原理和基本过程。
2. 掌握使用光调制器进行信号调制的实验方法。
3. 熟悉光调制技术在通信领域的应用。
二、实验原理光调制是利用光波来传递信息的一种技术。
它将信息信号加载到光波上，使其在频率、幅度、相位或偏振等特性上发生变化，从而实现信息的传输。
本实验主要研究强度调制（IM）和频率调制（FM）两种基本的光调制方式。
1. 强度调制（IM）强度调制是指将信息信号加载到光波的幅度上，使其随信息信号的变化而变化。
其基本原理如下：- 信息信号通过放大器放大后，与载波信号进行混频，得到差频信号。
- 差频信号通过光调制器（如光开关、光衰减器等）对载波信号进行调制，使其幅度随信息信号的变化而变化。
- 调制后的光信号通过光纤传输到接收端。
2. 频率调制（FM）频率调制是指将信息信号加载到光波的频率上，使其随信息信号的变化而变化。
其基本原理如下：- 信息信号通过放大器放大后，与载波信号进行混频，得到差频信号。
- 差频信号通过频率调制器（如电光调制器、声光调制器等）对载波信号进行调制，使其频率随信息信号的变化而变化。
- 调制后的光信号通过光纤传输到接收端。
三、实验仪器与设备1. 光源：激光器2. 光调制器：电光调制器3. 光检测器：光电二极管4. 光纤5. 放大器6. 信号发生器7. 信号分析仪8. 光功率计四、实验步骤1. 连接实验仪器，搭建光调制实验系统。
2. 调整光源的输出功率，使其满足实验要求。
3. 使用信号发生器产生待调制的信息信号。
4. 将信息信号输入到放大器中进行放大。
5. 将放大后的信息信号输入到光调制器中进行调制。
6. 调制后的光信号通过光纤传输到接收端。
7. 使用光检测器将接收到的光信号转换为电信号。
8. 使用信号分析仪对调制后的信号进行分析，观察调制效果。
9. 改变信息信号的参数，观察调制效果的变化。
五、实验结果与分析1. 在强度调制实验中，当信息信号幅度变化时，光信号的幅度也随之变化，实现了信号的调制。
图1. 晶体折射率椭球实验十二 晶体电光效应与电光调制实验一、实验目的1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法；2. 测量晶体的半波电压以及电光系数；3. 利用电光调制实现模拟光通讯。
二、实验原理1. 晶体的电光效应某些介质的折射率在外加电场E 的作用下发生改变，这种现象称为电光效应。
实验表明电场引起的折射率 n 的变化用下式表示:++=∆22bE aE )n1((1) 式中a 和 b 为常数。
由一次项 aE 引起折射率变化的效应，称为一次电光效应，也称线性电光效应或称泡克尔斯效应（Pokells Effect ）；由二次项bE 2引起折射率变化的效应，称为二次电光效应，也称非线性电光效应或称克尔效应（Kerr Effect ）。
线性电光效应只存在于各向异性晶体中。
光在各向异性晶体中传播时，在晶体的一个给定方向上，一般存在着两个可能的线偏振模式，每个模式具有唯一的偏振方向和相应的折射率，而描述这两个相互正交的偏振光在晶体中传播的行为通常用折射率椭球的方法，即1n z n y n x 2z22y 22x 2=++ （2） 式中，x ，y ，z 为晶体的介电主轴方向，即晶体在这些方向上的电位移矢量D 与电场矢量E 是平行的，其对应的折射率为n x ，n y 和n z 。
当晶体上加上电场后，折射率椭球的形状、大小、方位都发生变化，椭球的方程变为1xy n 2xz n 2yz n 2n z n y n x 2xy2xz 2yz 2z 22y 22x 2=+++++ （3） 式中交叉项由电场引起，表示变形后形成的新椭球主轴（感应主轴）和原先的主轴不重合。
另一方面，对线性电光效应，考虑到电场分量方向后，式（1）表示为，∑=γ=∆zxk k ijk ij 2E )n 1( （ 3.1） 其中E k 为外电场分量，系数γijk为三阶张量，称为晶体的电光张量系数，有27个元素。
三个角标i ，j ，k 分别取 x ，y ，z ，而习惯上更为普遍地用1，2，3表示。
电光调制实验实验⼆⼗⼆电光调制特性测试及分析报告⼈陆盛阳0 同组⼈张旭时间 2011/10/10 ⼀、实验⽬的1、了解铌酸锂晶体的⼀级电光效应。
2、观察单轴晶体、双轴晶体的偏振⼲涉图。
3、掌握电光调制器的⼯作原理。
4、测定直流输出特性曲线,即T-V 曲线。
5、⽤四分之⼀波⽚选择⼯作点。
⼆、实验仪器(仪器名称及仪器编号) 电光调制实验仪三、实验原理及内容（简略叙述）在外加电场的作⽤下，晶体的折射率或双折射性质发⽣改变的现象成为电光效应。
外电场作⽤下的光电晶体犹如⼀块波⽚，它的位相延迟随外加电场的⼤⼩⽽变，随之引起偏振态的变化，从⽽使得检偏器出射光的振幅或强度受到调制。
当外加电压使晶体产⽣的相位差δ达到Л时，晶体相当于⼀块半波⽚，此时透过光强为极⼤值，所加电压为晶体的半波电压。
半波电压与电光系数的关系公式如下：V π=（22302γλn ）l dV π为半波电压、n0为O 光折射率、γ22为电光系数λ为半导体激光波长、 d 为铌酸锂晶体的厚度、l 为铌酸锂晶体的长度。
由于透射率与电压的⾮线性关系若不选择合适的⼯作点和调制电压的幅值会使输出的光信号相对于输⼊信号产⽣⾮线性失真。
四、实验步骤及现象1 晶体的安装：⽤棉花球蘸少许酒精擦净放晶体的电极，然后放置晶体和铝电极，⽤弹⽚固定在可调平台上，弹⽚接触到铝电极后，不能压的太紧，以免压断晶体，或给晶体施加压⼒。
调整晶体光轴与光源的光轴重合，不许触摸晶体两个⼩端⾯（⼀端是⼊射⾯、另⼀端是出射⾯），以免影响实验效果。
2 调整光路，观察锥光图：2-1 把导轨置于底座很稳的台⾯上，调整四个螺钉使导轨成⽔平将其锁紧。
2-2 在导轨⼀端放置⼀个滑座，将半导体激光器及可调⽀架固定在滑座上。
打开激光器电源盒上的开关，旋转镜头，调整光斑的⼤⼩。
以求得质量较好的光斑，尽量将光斑调⼩。
（旋转盒上的旋钮可调光斑强弱）。
2-3 可调平台放置在导轨上距光源200mm左右，调整激光器的⽀架使激光束与晶体等⾼，平台的四个螺钉可进⾏升降调整。
光电子技术实验报告实验六电光调制一、实验目的1.深入理解横向电光晶体的线性光电效应原理。
2.观测横向电光调解器的直流电压、交流电压调制规律。
3.熟悉光电子技术中信号调制和解调的过程二、实验原理见后附预习报告三、实验装置实验平台，He-Ne激光器，起偏器，横向电光晶体，检偏器，四分之一波片，光功率计，示波器等。
四、实验内容1.测量LiNbO3晶体横向电光调制器的直流调制曲线。
测量条件：起偏器、检偏器正交，起偏器的透光轴方向与晶体的x轴平行。
画出I-V曲线并与理论值比较，确定半波电压。
2.观察调制器的正弦波电压调制规律3.旋转四分之一波片，可得到不同的直流偏置。
a)观察ϕD=0、π/2 两种情况下正弦信号的调制规律，在示波器上比较输出信号的频率、幅度与调制信号的关系b)观察ϕD变为其他情况时调制器工作情况c)改变调制信号的幅度，观察调制器输出变化情况d)改变其他实验条件，观察调制器输出变化情况五、原始数据后附原始记录数据。
六、数据分析处理1.测量LiNbO3晶体横向电光调制器的直流调制曲线。
原始测量数据见后附。
经整理后绘制直流调制曲线如下：由测量数据可得，半波电压约为375V2.观察调制器的正弦波电压调制规律a)观察ϕD=0、π/2 两种情况下正弦信号的调制规律，在示波器上比较输出信号的频率、幅度与调制信号的关系调节四分之一波片的旋转角度，当输出信号幅度最大时，即ϕD=π/2，此时，在示波器上观察得到波形如下图上面一段为channel1，是输入波形；下面一段为channel2，是输出波形。
经测量，输入信号与输出信号频率一致，约为1kHz（实测为965.6Hz）；输入信号幅值为1.12V，输出信号幅值仅为71mv；输入信号均值为11.7mv（直流分量接近于0），输出信号均值为106mv（直流分量较大，信号最小值并不为0）。
即，ϕD=π/2时，输入输出信号频率一致（不是直流调制曲线的极值点附近，因此没有出现倍频）；输出信号与输入信号相位相同（示波器波形相位相反是由于采集输出信号时进行了反相放大）；输出信号幅度与输入信号不一致，但此处是输出信号幅值最大的点（ϕD=π/2时，直流调制曲线斜率最大，放大倍数最大）；输出信号直流分量不为0，这一点与理论有所不符，为了对照，我们将输入光强调为0，测量输出信号，发现输出信号是约为41.2mV的直流信号，该直流信号大小与输入光强非0时输出信号的直流分量相当，由此可见输出信号直流分量不为0属于系统（示波器）自带的固有误差。
实验四 电光调制实验日期：2011.09.08 实验者：黄键彬（082232034）朱俊杰（082232035）一、实验目的1、 掌握晶体电光调制的原理和实验方法；2、 学会用简单的实验装置测量晶体半波电压；3、 实现模拟光通讯。
二、实验仪器和主要参数可调半导体激光器（λ=650nm ）、DGT-I 型电光调制电源箱（0~350V 连续可调）、铌酸锂晶体（50mm ×6mm ×1.7mm ）、二维调整架、接收器、起偏器、小孔光阑、检偏器及1／4波片等。
三、实验原理1、半波电压根据电光晶体上所加电场方向的不同，将电光调制分为横向电光调制和纵向电光调制。
由于横向电光调制系统具有半波电压低、工艺简单等优点，所以本实验采用的是横向电光调制系统方案。
横向电光调制是以电光调制晶体X 轴加电场，Z 轴通光工作的，图4-1为本实验所采用的横向电光调制方案示意图。
图4-1横向电光调制示意图图4-1中起偏器的偏振方向平行于电光晶体的X 轴，检偏器的偏振方向平行于Y 轴。
当在晶体X 方向加上电场时，折射率椭球绕Z 轴转了45角，其感应轴为x '，y '。
此时，入射光束经起偏器后，以与x 轴平行的线偏振光进入晶体，并分解成沿x '，y '轴的两个相位和振幅均分别相等的分量，即)2c o s (45cos )(z n A z E x X ''⋅'=λπ)2c o s (45s i n )(y z n z y ''⋅A '=E λπ入射光在晶体表面（Z=0）处的光波表示为：AA y x =E =E '')0()0(设入射光强为0I ,则输入光强为：22202)0()0(A EEI y x =E +E =∞''*当光通过长度为l 的晶体后，在输出面l z =处，设x '和y '分量之间产生的相位差为δ∆，不考虑公共的相位因子，则有：δ∆-''=E =E i y x Ael A l )()(先不考虑插入4λ玻片，这样从检偏器出射的光)(l x 'E 和)(l E y '在Y 轴上的分量之和为：()12-A =∆-δi y eE ）（设此时对应的输出光强为I ,则有：()()[]()()[]2s i n2112222δδδ∆=--=∞∆∆-*A eeAE E I i i yy电光的透过率T 可表示为： 2s i n2δ∆=I I T外加点成所引起位相差δ∆为：()d lUn l n n y x 223022γλπλπδ=-=∆''其中，d 为外加电场方向上（即X 方向）的晶体厚度，U 为加在晶体X 方向上的电压，d UE x =。
电光调制实验实验报告一、实验目的通过本次实验，学生将能够掌握电光调制器的基本原理、工作方式及其在通信中的应用。
二、实验仪器设备1. 光源：激光管2. 实验桌3. PCS2814型电光调制器4. 准直器5. 直流电源6. 光电探测器7. 示波器三、实验原理电光调制器是一种通过在光传输介质中加入直流或低频信号来改变光强度的设备。
可以用于光电通信、激光雷达、医学成像等领域。
电光调制器根据调制原理的不同分为两种：强度调制和相位调制。
其中，强度调制通过改变光强度来实现信息传输，相位调制则是改变光波的相位而传输信息。
在强度调制中，光信号传输的过程可以分为两个步骤：1.信号电流模拟调制通过窄带高频电信号调制直流偏置电压，生成相应的光信号。
这样调制后的光信号频率范围集中在带宽较窄的低频范围内。
2.对光强进行调制将调制后的光信号通过调制后器的光口，再经准直器射到检测器上，检测器能将光电转换为电信号，这样就能获得来自光传输介质的有效信号。
四、实验步骤1. 搭建实验装置：将激光管、电光调制器、准直器和光电探测器依次放置在实验台上，随后将它们连接起来，准确设置检测器到准直器的距离，为了获得最佳的工作效果，排除光学信号串扰和反射的影响，准直器进行精细调整。
2. 测试无调制状态下的光强度：通过开启激光管，取得光电探测器采集的光强度数据，这里需要使用示波器进行监测和测量，并记录数据。
通过调节电流模拟信号源，模拟调制电流信号，然后通过调制器进行传输，观察并记录数据变化，比较与无调制状态下的光强度数据变化情况。
4. 可用性测试：根据测试结果，可以判断电光调制器中的效果如何，以及它是否适合于实际应用。
五、实验结果分析通过对实验数据的可视化分析，可以看出，电光调制器能够通过调制电流控制光传输介质内关联的光强度，这样就能够实现由电信号到光信号的转化。
在本实验中，使用的是单调制强度调制电路，因此，仅仅是将高频电流信号作用于调制器，就能够将开关的信号传输到光传输介质内，转化成可用的数字信号，这样就实现了从电信号到光信号的转换。
一、实验目的1. 理解电光调制和声光调制的原理及基本过程。
2. 掌握电光调制器和声光调制器的实验操作方法。
3. 分析实验数据，验证电光调制和声光调制的基本特性。
二、实验原理1. 电光调制原理电光调制是利用电光效应，即某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，从而改变光波的传输特性。
电光调制器主要由调制晶体、电极、光源和探测器组成。
当电场施加在调制晶体上时，光波的强度、相位或偏振状态会发生变化，从而实现对光信号的调制。
2. 声光调制原理声光调制是利用声光效应，即光波在介质中传播时，被超声波场衍射或散射的现象。
声光调制器主要由声光介质、电声换能器、吸声（或反射）装置及驱动电源等组成。
当超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，从而形成折射率光栅，使光波发生衍射现象。
通过控制超声波的强度、频率和相位，可以实现对光信号的调制。
三、实验仪器与装置1. 电光调制实验实验仪器：电光调制器、光源、探测器、示波器、信号发生器、直流电源等。
实验装置：将光源发出的光束通过调制晶体，然后经探测器接收，通过示波器观察调制后的光信号。
2. 声光调制实验实验仪器：声光调制器、光源、探测器、示波器、信号发生器、超声波发生器等。
实验装置：将光源发出的光束通过声光介质，然后经探测器接收，通过示波器观察调制后的光信号。
四、实验步骤1. 电光调制实验（1）将光源发出的光束通过调制晶体，调节直流电源，使电场施加在调制晶体上。
（2）观察示波器上的光信号，记录调制后的光信号波形。
（3）改变调制信号频率和幅度，观察调制效果。
2. 声光调制实验（1）将光源发出的光束通过声光介质，调节超声波发生器，产生超声波。
（2）观察示波器上的光信号，记录调制后的光信号波形。
（3）改变超声波频率和强度，观察调制效果。
五、实验数据与分析1. 电光调制实验（1）记录调制后的光信号波形，分析调制频率、幅度与调制效果的关系。
（2）分析电光调制器的调制带宽、调制深度等特性。
信号调制--电光调制实验
一、实验原理
1、电光调制原理
某些晶体在外加电场的作用下，其折射率随外加电场的改变而发生变化的现象称为电光效应，利用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制，构成电光调制器。
电光效应分为两种类型：
（1）一级电光（泡克尔斯—Pockels ）效应，介质折射率变化正比于电场强度。
（2）二级电光（克尔—Kerr ）效应，介质折射率变化与电场强度的平方成正比。
实验仪中使用铌酸锂（LiNbO 3）晶体作电光介质，组成横向调制（外加电场与光传播方向垂直）的一级电光效应。
图1 横向电光效应示意图
如图1所示，入射光方向平行于晶体光轴（Z 轴方向），在平行于X 轴的外加电场（E ）作用下，晶体的主轴X 轴和Y 轴绕Z 轴旋转45°，形成新的主轴X ’轴—Y ’轴（Z 轴不变），它们的感生折射率差为Δn ，并正比于所施加的电场强度E ：
rE n n 3
0=∆
式中r 为与晶体结构及温度有关的参量，称为电光系数。
o n 为晶体对寻常光的折射率。
当一束线偏振光从长度为L 、厚度为d 的晶体中出射时，由于晶体折射率的差异而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差δ，它是外加电场E 的函数：
3300222L nl n rE n r U d π
π
πδλλλ⎛⎫=∆== ⎪⎝⎭
(1) 式中λ为入射光波的波长；同时为测量方便起见，电场强度用晶体两极面间的电压来表示，即U Ed =。
当相差πδ=时，所加电压
l d r n U U 302λ
π== (2) πU 称为半波电压，它是一个可用以表征电光调制时电压对相差影响大小的重要物理量。
由（2）式可见，半波电压U π决定于入射光的波长λ以及晶体材料和它的几何尺寸。
由（1）、（2）式可得：
0()()U U U πδπδ=+ (3) 式中0δ为0U =时的相差值，它与晶体材料和切割的方式有关，对加工良好的纯净晶体而言00δ=。
图2 电光调制器工作原理
由激光器发出的激光经起偏器P 后只透射光波中平行其透振方向的振动分量，当该偏振光I P 垂直于电光晶体的通光表面入射时，如将光束分解成两个线偏振光，则经过晶体后其X 分量与Y 分量会产生)(U δ的相差，然后光束再经检偏器A ，产生光强为I A 的出射光。
当起偏器与检偏器的光轴正交（A ⊥P ）时，根据偏振原理可求得输出光强为：
()()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡=2sin 2sin 22U I I P A δα (4) 式中x p θθα-=，为P 与X 两光轴间的夹角。
若取︒±=45α，这时U 对I A 的调制作用最大，并且
2sin [()/2]A P I I U δ= (5)
再由（3）式可得
2sin [()(12)]A P I I U U ππ=
于是可画出输出光强I A 与相差δ（或外加电压U ）的关系曲线，即 ~A I U 或()~A I U δ，如下图3所示:
图3 光强与相差（或电压）间的关系
由此可见：当()()ππδkU U k U 22==或 （k=0，±1，±2，…）时，I A =0； 当()ππδU k U k U )12()12(+=+=或时，I A = I P ；当()U δ为其它值时， I A 在p I ~0之间变化。
由于晶体受材料的缺陷和加工工艺的限制，光束通过晶体时还会受晶体的吸收和散射，使两振动分量传播方向不完全重合，出射光截面也就不能重叠起来。
于是，即使两偏振光处于正交的状态，且在 ︒±=-=45X P θθα的条件下，当外加电压0=U 时，透射光强却不为0，即0min ≠=I I A ；当电压πU U =时，透射光强也不为I P ，即P A I I I ≠=max ；由此需要引入另外两个特征参量： 消光比 min max I I M = 透射率 0
m ax I I T = 式中，0I 为移去电光晶体后转动检偏器A 得到的输出光强最大值。
M 愈大，T 愈接近于1，表示晶体的电光性能愈佳。
半波电压πU ，消光比M ，透光率T 是表征电光晶体品质的三个特征参量。
从图3可见，相差在2πδ=（或2
πU U =）附近时，光强I A 与相差δ（或电压U ）呈线性关系，故从调制的实际意义来说，电光调制器的工作点通常就选在该处附近。
图4为外加偏置直流电压与交变电信号时光强调制的输出波形图。
图4 选择不同工作点时的输出波形
由图4可见，选择工作点②（2U U π=）时，输出波形最大且不失真。
选择工作点①(0=U )或③()U U π= 时，输出波形小且严重失真，同时输出信号的频率为调制频率的两倍。
工作点的偏置可通过在光路中插入一个透光轴平行于电光晶体X 轴的λ/4波片（相当于附加一个固定相差2πδ=
）作为“光偏置”。
但也可以加直流偏置
电压来实现。
二．实验仪器
电光调制实验系统由光路与电路两大单元部件组成，如图5所示：
图5 电光调制实验系统结构
1、光路系统
由激光管(L)、起偏器(P)、电光晶体(LN)、检偏器(A)与光电接收组件(R)以及附加的减光器(P1)和λ/4波片(P2)等组装在精密光具座上，组成电光调制器的光路系统。
2、电路部分
图6 电路主控单元前面板
注意：（1）调制加载开关，用于对电光晶体施加交流调制信号（内置1KHz的正弦波）。
（2）外调输入插座，用于对电光晶体施加外接音频调制信号（插入外来信号时内置信号自动断开）。
三、实验步骤
1、按图5的结构图先在光具座上垂直放置好激光器和光电接收器。
2、按系统连接方法将激光器、电光调制器、光电接收器等部件连接到位。
（预先将光敏接收孔盖上）。
3、光路准直：打开激光电源，调节激光电位器使激光束有足够强度，准直调整时可先将激光管沿导轨推近接收器，调节激光管架上的塑制夹持螺钉使激光束基本保持水平，并使激光束的光点落在接收器的塑盖中心点上，然后将激光管远离接收器（移至导轨的另一端）；再次调节后面的三只螺钉，使光点仍保持在塑盖中心位置上，此后激光管与接收器的位置不宜再动。
4、插入起偏器（P），调节起偏器的镜片架转角，使其透光轴与垂直方向成θ
=45°角，（θX=0°）。
P
5、将调制监视与解调监视输出分别与双踪示波器的YⅠ、YⅡ输入端相连，打开主控单元的电源，此时在接收器塑盖中心点应光出现光点（去除盖子则光强指
示表应有读数）。
插入检偏器（A ）转动检偏器，使激光点消失，光强指示近于0，表示此时检偏器与起偏器的光轴已处于正交状态（P ⊥A ），即θA =－450。
6、使电光晶体标记线向上插入镜片架中，并用两螺钉将定位压环予以固定，然后将镜片架插入光具座，旋转镜片架至0刻度线即可使晶体的X 轴处在铅直方向，再适当调节光源位置，务使激光束正射透过， 这时θP —θX =450，此时光强应近于0（或最小）。
如不为0，可调节激光电位器使其近于0。
7、去除接收孔塑盖打开主控单元的晶体偏压电源开关，稍加偏压，偏压指示表与光强指示表均呈现一定值。
8、必要时插入调节光强大小用的减光器P 1和作为光偏置的4λ波片构成完整的光路系统。
四、实验内容
1、观察电光调制现象
（1）改变晶体偏压，观察输出光强指示的变化。
（2）改变晶体极性，观察输出光强指示的变化。
（3）打开调制加载开关，适当调节调制幅度，使双踪示波器上呈现调制信号（I Y ）与解调输出波形（II Y ）
2、测量电光调制特性
（1）作特性曲线
将直流偏压加载到晶体上，从0到允许的最大正（负）偏压值逐渐改变电压（U ），测出对应于每一偏压指示值的相对光强指示值，作U I A ~曲线，得调制器静态特性。
其中光电流有极大值max I 和极小值min I 。
（2）测半波电压
与max I 对应的偏压U 即为被测的半波电压U π值。
（3）计算电光晶体的消光比和透光率
由光电流的极大、极小值即得： 消光比：max min
I M I = 将电光晶体从光路中取出，旋转检偏器A ，测出最大光强值I 0，可计算：
透射率：max 0
I T I
（4）电光调制与光通讯实验演示 将音频信号（来自广播收音机、录音机、CD 机等音源）输入到本机的“外调输入”插座，将扬声器插入“功率输出”插座，加晶体偏压至调制特性曲线的线性区域，适当调节调制幅度与解调幅度即可使扬声器播放出音响节目（示波器也可同时进行监视）。
改变偏压试听扬声器音量与音质的变化。
实验注意事项
1 为防止强激光束长时间照射导致光敏管疲劳或损坏，调节或使用好后，应随即用塑盖将光电接收孔的塑料盖盖好。
2 本实验使用的晶体根据绝缘性能最大允许电压约为650V 左右超值易损坏晶体。
3 加偏压时应从0伏起逐渐缓慢增加至最大值，反极性时也应先退回到0值后再升压。
