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铌酸锂（LiNbO 3）晶体电光调制器的性能测试铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。
电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。
有些晶体部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。
铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。
【实验目的】1•了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能.2.掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法3.观察电光调制现象【实验仪器】1.激光器及电源2 .电光调制器（铌酸锂）3.电光调制器驱动源4.检流计5.示波器6.音频输出的装置7.光具台及光学元件【实验原理】1.电光效应原理某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。
这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。
折射率N和外电场E的关系如下：2 二rE RE2上上（1）n n°式中，n o为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r是线性电光系数，R是二次电光系数。
通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。
其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。
只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。
目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E的二次项和高次项。
因此（1）式为：n 。
利用电光效应可以控制光的强度和位相，其在光电技术中得到广泛的应用，如激 光通讯、激光显示中的电光调制器、激光的 Q 开关、电光偏转等。
实验六铌酸锂晶体横向电光调制实验实验六铌酸锂晶体横向电光调制实验一、实验目的:1、了解电光调制的基本原理及铌酸锂晶体横向调制的基本机构。
2、掌握铌酸锂电光调制器的调试方法并测量和计算晶体的特性参数。
二、实验仪器: 晶体电光调制器，电光调制电源，He-Ne激光器，双线示波器和万用表等。
三、实验原理:1、激光调制激光调制，就是以激光作载波，将要传输的信号加载于激光辐射的过程。
分为内调制和外调制。
内调制是加载调制信号在激光振荡器的过程中进行的，按调制信号的规律改变振荡参数，从而改变激光的输出特性并实现调制。
外调制是指加载调制信号在激光形成之后进行，其方法是在激光器谐振腔外的电路上放置调制器，调制器上加调制信号电压，使调制器的物理特性(如电光调制效应等)发生相应的变化，当激光通过时即得到调制。
其中强度调制是激光是使激光载波的电矢量平方比例于调制信号。
因为对光的调制比较容易实现，而且光接受器通常都是根据它所接收的光辐射功率而产生相应的电信号的，因此，强度调制是各种激光调制方法中用的比较多的一种。
电光强度调制器是利用某些晶体的电光效应，在晶体上加调制信号电压后，通过晶体的激光束的振幅或相位就随着信号电压而变化。
2、铌酸锂晶体的一次电光效应给晶体外加电场时，晶体的折射率将发生变化，这种现象成为电光效应。
外电场E引起的折射率变化关系式为:2???????? (1) n,n，aE，bE，0n其中a、b为常数，是E=0时的折射率。
由一次项引起的折射率变aE038化的效应，称为一次电光效应或电光效应，也称普朗克(Pokell)效应。
一次2电光效应只存在于二十类无对称中心的晶体中。
由二次项引起的折射率变bE 化的效应，称为二次电光效应也称平方电光效应或克尔(Kerr)效应，二次电光效应则可能存在于任何物质中。
一般一次电光效应要比二次电光效应显著的多。
电光效应在工程技术中有着广泛的应用。
通常用折射率椭球的变化来分析。
晶体在未加电场时的折射率椭球方程为:222xyz (2) ，，,1222nnnxyz式中n、n、n分别为三个主轴x、y、z上的主折射率。
铌酸锂(LiNb03)晶体电光调制器的性能测试铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。
电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。
有些晶体内部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。
铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。
【实验目的】1．了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能．2. 掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法3. 观察电光调制现象【实验仪器】1．激光器及电源2．电光调制器(铌酸锂) 3．电光调制器驱动源 4. 检流计 5．示波器6．音频输出的装置 7．光具台及光学元件【实验原理】1．电光效应原理某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。
这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。
折射率N 和外电场E 的关系如下：++=-220211RE rE n n (1)式中，0n 为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r 是线性电光系数，R 是二次电光系数。
通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。
其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。
只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。
目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E 的二次项和高次项。
因此（1）式为：rE n n n =-=∆202211}1( (2)利用电光效应可以控制光的强度和位相，其在光电技术中得到广泛的应用，如激光通讯、激光显示中的电光调制器、激光的Q 开关、电光偏转等。
实验六 铌酸锂晶体横向电光调制实验一、实验目的：1、了解电光调制的基本原理及铌酸锂晶体横向调制的基本机构。
2、掌握铌酸锂电光调制器的调试方法并测量和计算晶体的特性参数。
二、实验仪器：晶体电光调制器，电光调制电源，He-Ne 激光器，双线示波器和万用表等。
三、实验原理：1、激光调制激光调制，就是以激光作载波，将要传输的信号加载于激光辐射的过程。
分为内调制和外调制。
内调制是加载调制信号在激光振荡器的过程中进行的，按调制信号的规律改变振荡参数，从而改变激光的输出特性并实现调制。
外调制是指加载调制信号在激光形成之后进行，其方法是在激光器谐振腔外的电路上放置调制器，调制器上加调制信号电压，使调制器的物理特性（如电光调制效应等）发生相应的变化，当激光通过时即得到调制。
其中强度调制是激光是使激光载波的电矢量平方比例于调制信号。
因为对光的调制比较容易实现，而且光接受器通常都是根据它所接收的光辐射功率而产生相应的电信号的，因此，强度调制是各种激光调制方法中用的比较多的一种。
电光强度调制器是利用某些晶体的电光效应，在晶体上加调制信号电压后，通过晶体的激光束的振幅或相位就随着信号电压而变化。
2、铌酸锂晶体的一次电光效应给晶体外加电场时，晶体的折射率将发生变化，这种现象成为电光效应。
外电场E 引起的折射率变化关系式为：+++=20bE aE n n (1)其中a 、b 为常数，0n 是E=0时的折射率。
由一次项aE 引起的折射率变化的效应，称为一次电光效应或电光效应，也称普朗克（Pokell ）效应。
一次电光效应只存在于二十类无对称中心的晶体中。
由二次项2bE 引起的折射率变化的效应，称为二次电光效应也称平方电光效应或克尔（Kerr ）效应，二次电光效应则可能存在于任何物质中。
一般一次电光效应要比二次电光效应显著的多。
电光效应在工程技术中有着广泛的应用。
通常用折射率椭球的变化来分析。
晶体在未加电场时的折射率椭球方程为： 1222222=++z y xn z n y n x （2） 式中n x 、n y 、n z 分别为三个主轴x 、y 、z 上的主折射率。
铌酸锂光学调制器的半波电压快速测试方法铌酸锂光学调制器是一种用于传输数据的调制器,通常用于通信领域。
半波电压是铌酸锂光学调制器的一个重要参数,用于控制传输信号的半频率。
以下是一种铌酸锂光学调制器的半波电压快速测试方法:
1. 准备测试设备:首先需要准备一个测试设备,如一个铌酸锂光学调制器样品架或一个带有样品的测试电路。
2. 安装测试电路:将测试电路安装在测试设备上,并连接电路的引脚。
3. 设置半波电压:根据需要,设置半波电压值。
通常,半波电压的最大值应该在调制器的内部设置。
4. 开始测试:将测试电路与铌酸锂光学调制器连接起来,并启动测试设备。
5. 记录数据:在测试过程中,记录铌酸锂光学调制器的半波电压值。
可以使用一个测量仪或一个数字显示屏幕来记录数据。
6. 分析数据:如果数据符合预期,则可以通过这种方法测试铌酸
锂光学调制器的半波电压。
如果数据不符合预期,则需要进一步检查电路或调制器的性能。
需要注意的是,这种方法只能用于一些简单的测试,对于更复杂的测试,可能需要使用更高级的技术和方法。
薄膜铌酸锂电光调制器（Lithium niobate electro-optic modulator）是一种使用铌酸锂晶体材料制成的光学器件，主要用于调制光信号的幅度和相位。
当施加电场到铌酸锂薄膜上时，会导致晶格的畸变，从而产生Pockels效应，改变材料的折射率而引起光的干涉和相位差。
这种调制方式可以快速、高效地实现光信号的调制，电光调制器在通信、光学传感器、雷达等领域有着重要的应用。
理论上，假设一段长为L、折射率为n、电光系数为r的材料中，施加电压U可以得到相位差Δφ，则相应的电光调制深度（指输出光强与输入光强的比值）为：ΔI/I = (2/L) * (r * U * L) * sin(Δφ)其中，sin(Δφ)是通过电场导致晶格畸变引起的相位差。
举例说明，若要将一个波长为1550nm的光信号进行50%的调制深度，可以使用一个长度为1cm、电光系数为30 pm/V的铌酸锂薄膜，在施加3.3V的电压时即可实现。
除了上述的电光调制原理和公式，值得注意的是，薄膜铌酸锂电光调制器还需要考虑到以下几个问题：频率响应：由于电光调制器的工作原理基于施加电场而改变材料的折射率，其响应速度取决于电场变化速率。
对于高速通信系统，需要选择具有较高的频率响应的电光调制器。
损耗：电光调制器会引起一定的光损耗，这对于光通信系统中需要长距离传输的信号质量至关重要。
因此，需要选择具有低损耗的电光调制器。
稳定性：由于铌酸锂晶体对温度、湿度、压力等因素比较敏感，因此电光调制器需要考虑稳定性问题，以避免在工作过程中产生不稳定的信号失真。
在实际应用中，薄膜铌酸锂电光调制器往往需要和其他器件组合在一起，以实现光信号的接收、放大、和发送等功能，这就需要系统工程师将各个器件进行精细匹配，并进行实验验证。
利用铌酸锂晶体进行激光电光调制的研究引言激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，可用来作为传递信息的载波。
激光具有很高的频率（约13151010Hz ），可供利用的频带很宽，故传递信息的容量很大。
再有，光具有极短的波长和极快的传递速度，加上光波的独立传播特性，可以借助光学系统把一个面上的二维信息以很高的分辨率瞬间传递到另一个面上，为二位并行光信息处理提供条件。
所以激光是传递信息的一种很理想的光源。
当给晶体或液体加上电场后，该晶体或液体的折射率发生变化，这种现象成为电光效应。
电光效应在工程技术和科学研究中有许多重要应用，它有很短的响应时间（可以跟上频率为1010Hz 的电场变化），可以在高速摄影中作快门或在光速测量中作光束斩波器等。
在激光出现以后，电光效应的研究和应用得到迅速的发展，电光器件被广泛应用在激光通讯、激光测距、激光显示和光学数据处理等方面。
要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上去的问题。
需要将语言信息加与激光，由激光“携带”信息通过一定的传输通道送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息。
这种将信息加在与激光的过程称之为调制，到达目的地后，经光电转换从中分离出原信号的过程称之为解调。
其中激光称为载波，起控制作用的信号称之为调制信号。
激光调制按性质分，可以采用连续的调幅、调频、调相以及脉冲调制等形式，但常采用强度调制。
强度调制是根据光载波电场振幅的平方比例于调制信号，使输出的激光辐射强度按照调制信号的规律变化。
激光之所以常采用强度调制形式，主要是因为光接收器（探测器）一般都是直接地响应其所接收的光强度变化的缘故。
一 研究目的1. 掌握晶体电光调制的原理和实验方法2.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。
二 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 激光光源：半导体激光器， 激光波长：650～680nm ， 激光功率：0～2.5mW 连续可调， 偏置电压：±0～400V 连续可调， 调制方式: 横向调制； 调制晶体：铌酸锂晶体 50mm ×6mm ×1.7mm ； 调制波形：1KHz 正弦波或其他波形；三 实验原理某些晶体（固体或液体）在外加电场中，随着电场强度E 的改变，晶体的折射率会发生改变，这种现象称为电光效应。
实验七 晶体的电光调制实验一、实验目的：1、了解电光调制的基本原理及铌酸锂晶体横向调制的基本机构。
2、掌握铌酸锂电光调制器的调试方法并测量和计算晶体的特性参数。
二、实验仪器：DGT-1电光调制实验仪，晶体电光调制器，半导体激光器，双踪示波器等。
三、实验原理：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：１3300222l nl n rEl n r U d πππδλλλ⎛⎫=∆== ⎪⎝⎭(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。
由（2）式可见，半波电压 决定于入射光的波长λ以及晶体材料和它的几何尺寸。
铌酸锂电光调制铌酸锂电光调制技术是一种利用铌酸锂晶体的电光效应来实现信息传输和处理的技术。
它具有高速、宽带、低能耗等优点，因此在通讯领域得到了广泛应用。
铌酸锂晶体是一种具有非线性光学效应的材料，它可以将光信号转换为电信号，也可以将电信号转换为光信号。
当施加电场时，铌酸锂晶体的折射率会发生变化，从而可以实现光信号的调制。
这种调制方式称为电光调制。
铌酸锂电光调制器通常由铌酸锂晶体和电极组成。
电极用于施加电场，控制晶体的折射率变化。
在调制器中，光信号通过铌酸锂晶体传输，当电场施加到晶体上时，晶体的折射率发生变化，从而改变了光信号的相位和强度。
这样，就可以将光信号进行调制，实现信息传输和处理。
铌酸锂电光调制器具有许多优点。
首先，它可以实现高速传输，达到几十Gbps的传输速度。
其次，它具有宽带特性，可以在多个波长范围内进行传输。
此外，铌酸锂电光调制器的能耗非常低，可以在光通信系统中大幅降低能耗。
铌酸锂电光调制技术在光通信系统中得到了广泛应用。
它可以用于光纤通信、光无线通信、数据中心互连等领域。
在光纤通信中，铌酸锂电光调制器可以将光信号进行调制，实现高速、高带宽的光通信。
在光无线通信中，铌酸锂电光调制器可以将光信号转换为微波信号，实现无线通信。
在数据中心互连中，铌酸锂电光调制器可以实现高速、低能耗的数据传输。
铌酸锂电光调制技术是一种具有广泛应用前景的技术。
它可以实现高速、宽带、低能耗的信息传输和处理，为光通信系统的发展提供了强有力的支持。
随着技术的不断发展，铌酸锂电光调制技术将会在更多领域得到应用，为人们的生活带来更多便利。
富士通铌酸锂调制器参数
富士通铌酸锂调制器参数详解
富士通铌酸锂调制器是一种用于光纤通信系统中的重要设备，它具有多种参数和性能指标，本文将对其参数进行详细解析。
1. 调制速度：富士通铌酸锂调制器的调制速度是指其在输入信号改变时的响应速度。
通常以单位时间内信号相位的改变来衡量，常用单位是MHz。
高调制速度可以实现更高的数据传输速率，因此，调制速度是衡量调制器性能的重要指标。
2. 调制深度：调制深度是指在输入信号改变时，富士通铌酸锂调制器对光强的调节程度。
通常以百分比或分贝来表示，调制深度越大，表示调制器对输入信号的响应越强，光强的变化越大。
3. 插入损耗：插入损耗是指当光信号通过富士通铌酸锂调制器时，由于设备本身的特性，引起的光信号衰减。
插入损耗越低，表示光信号通过调制器时的衰减越小，这对于光纤通信系统的传输距离和信号质量都非常重要。
4. 串扰：串扰是指在光信号传输过程中，由于富士通铌酸锂调制器内部的光学元件等原因，引起的信号干扰。
串扰越小，表示调制器对信号的隔离能力越强，可以提高信号的传输质量和系统的稳定性。
5. 工作温度范围：富士通铌酸锂调制器的工作温度范围是指其能够
正常工作的温度范围。
通常以摄氏度来表示，工作温度范围越宽，表示调制器在不同环境条件下都能保持正常的性能和稳定性。
富士通铌酸锂调制器的参数包括调制速度、调制深度、插入损耗、串扰和工作温度范围等。
这些参数对于光纤通信系统的性能和稳定性都具有重要影响。
我们希望通过对这些参数的详细解析，可以帮助读者更好地了解富士通铌酸锂调制器的特性和应用。
广东第二师范学院学生实验报告内容包含：实验目的、实验使用仪器与材料、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验 结果与分析、实验心得 【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，器，使其表面也与激光束垂直，转动检偏器，截面与起偏器的主截面垂直，这时光点消失，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， 即一个清楚的暗十 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 示实验项目名称 实验时间I 2014年12月18日 实验成绩电光调制实验物理楼五楼指导老师签名— 实验地点 且使光束在元件中心穿过。
再放上检偏 使其与起偏器正交，即，使检偏器的主 即所谓的消光状态。
班 别 11物理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。
第33卷第5期2020年10月Vol.33No.5Oct.2020大学物理实验PHYSICAL EXPERIMENT OF COLLEGE文章编号：1007-2934(2020)05-0067-04铌酸锂晶体电光系数的研究与测量吴奕璇，官紫妍,徐飞腾，吕梦悦，曾育锋(华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州510006)摘要：应用折射率椭球理论分析了线性电光效应，结合横向电光调制的相位延迟,得出铌酸锂晶体相关电光系数的测量方法，并采用直接测量半波电压法中的极值法和调制法分别测得铌酸锂晶体的相关电光系数，进行了测量结果对比分析。
关键词：铌酸锂晶体;电光系数;电光效应;半波电压中图分类号：O4-34文献标志码：A D0l：10.14139/22-1228.2020.05.015电光调制器是高速光通信中信号调制系统的关键器件之一⑴，而光电材料铌酸锂晶体以独特的优势在电光调制器的应用中发挥着重要作用,其电光器件的设计及应用与电光系数密切相关,因此对铌酸锂晶体相关电光系数的研究非常重要。
大学物理实验中的晶体电光调制实验是基于铌酸锂晶体电光效应的综合性实验［2］,通过该实验可以帮助学生巩固偏振光干涉、晶体电光效应等知识。
目前实验对晶体电光系数的理论解释较为简单，学生往往不易理解透彻。
本文对铌酸锂晶体的电光系数进行了深入理论研究与分析，并且采用直接测量半波电压法求得相关电光系数。
不仅帮助学生掌握相关理论知识,且实验操作简单,测量结果对比明显，学生可以更好地体会到不同测量方法的优缺点。
1理论分析铌酸锂晶体电光系数大，不易潮解，具有较低的吸收系数和插入损耗［3］。
最大的特点就是其折射率随外加电场的变化而变化［4］,即电光效应。
1.1线性电光效应电光系数习惯上定义为：n(e)-n y(0)三=Yjk/+s测/d(1)由于二次效应与线性效应相比小，因此常可以忽略⑸。
其中E k为外加电场分量，人k是线性电光系数,S测是二次电光系数。
实验2 晶体的电光实验数据处理
1.研究LN 晶体的电光效应，测量铌酸锂晶体的电光特性和参数 （2）调制法测定LN 晶体的半波电压：
第一次倍频失真对应的电压V 1=143V ，第二次倍频失真对应的电压V 3=832V 。
故
31832143689V V V V V V π=-=-=。
由3022()2d V n l
πλγ=
得：12
223
0() 6.41102d n V l πλγ-==⨯
3.电光调制器P-V 工作曲线的测量： （1
依据数据作出电光调制器P-V 工作曲线：
（2）极值法测定LN 晶体的半波电压：
从图中可以看到，V 在100~150V 时取最小值，在800~850V 时取最大值。
分别在这两个
比较数据可以得出，极小值大致出现在1110V V ≈，极大值大致出现在3805V V ≈，由
此可得31805110695V V V V V V π=-=-=
由3022()2d V n l
πλγ=
得：12223
0() 6.35102d
n V l πλγ-==⨯ 4.测量值与理论值比较：
晶体基本物理量：
算出理论值3022()649.22d
V V n l
πλγ=
=。
与理论值相比，调制法测量结果相对误差约6.1%，
极值法测量结果误差约7.1%，实验值与理论值符合较好。
其中，动态法比极值法更精确。
铌酸锂光学调制器的半波电压快速测试方法
铌酸锂光学调制器是一种常见的光电子元器件，广泛应用于光通信和光信号处理领域。
在其设计和制造过程中，半波电压是一个重要的参数，它与调制器的性能和稳定性密切相关。
因此，快速准确地测试铌酸锂光学调制器的半波电压是非常必要的。
传统的测试方法需要使用专业的测试设备和复杂的实验操作，耗时耗力。
近年来，随着技术的发展和成熟，一些快速测试方法被提出。
下面将介绍几种常见的铌酸锂光学调制器半波电压快速测试方法。
1. 直接测量法
直接测量法是最为简单的一种测试方法。
它利用现有的光通信设备，通过改变激光的光功率和电压来测量调制器的半波电压。
该方法不需要专门的测试设备和操作，但测量结果受到其他因素的影响，误差较大。
2. 基于马赫曾德干涉法的测试方法
马赫曾德干涉法是一种利用干涉现象测量光路差的方法。
该方法基于铌酸锂光学调制器的构造原理，通过改变输入电压，测量输出光的干涉信号来获取半波电压。
该方法具有高精度和可靠性，但需要专业的
测试设备和操作技能。
3. 基于微波调制法的测试方法
微波调制法是一种利用高频微波信号和调制器的非线性特性来测量
半波电压的方法。
该方法具有速度快、精度高、非侵入性等优点，被广泛应用于光通信领域。
但该方法需要专门的测试设备，成本较高。
总之，快速准确地测试铌酸锂光学调制器的半波电压是非常必要的。
在选择测试方法时，需要根据实际情况和需要进行选择。
同时，需要注意测试精度和误差，确保测试结果的可靠性和有效性。
铌酸锂相位调制器铌酸锂相位调制器是一种新型的无线电技术，可以提供高性能、高可靠性和低耗能的信号处理技术。
它可以精确控制和调整信号的频率或相位，实现高精度信号处理，为无线通信和信号处理技术提供了新的可能性。
一、铌酸锂相位调制器的结构铌酸锂相位调制器由发射机部分和接收机部分组成，发射机部分包括发射机和控制电路，接收机部分包括接收机和解调电路。
发射机部分：发射机是一种电磁发射装置，用于发射信号，并将其发射到空气中。
控制电路用于控制发射机的发射频率和相位，以实现信号的精确发射。
接收机部分：接收机是一种电磁接收装置，用于接收发射机发射的信号，并将其转换成电信号。
解调电路用于解调接收到的信号，以便获取信号原本的频率和相位信息。
二、铌酸锂相位调制器的优点铌酸锂相位调制器具有诸多优点，使其在无线通信和信号处理技术中大受欢迎。
（1）高精度：铌酸锂相位调制器的精度极高，可以控制信号的频率和相位，实现高精度信号处理，使通信系统更加可靠。
（2）低耗能：铌酸锂相位调制器的耗能极低，可以大大降低设备的能耗，节省能源。
（3）高可靠性：铌酸锂相位调制器具有高可靠性，可以确保信号传输的可靠性，为无线通信技术提供了保障。
三、铌酸锂相位调制器的应用铌酸锂相位调制器应用广泛，可用于多种无线通信技术，如无线数据传输、无线电台发射等，还可用于信号处理和控制等领域。
（1）无线数据传输：铌酸锂相位调制器可以提供高精度和高可靠性的信号处理，使无线数据传输更加稳定，更加可靠。
（2）无线电台发射：铌酸锂相位调制器可以控制信号的频率和相位，实现高精度的无线电台发射，使发射信号更加稳定，更加清晰。
（3）信号处理：铌酸锂相位调制器可以实现高精度和高可靠性的信号处理，使信号处理更加准确，更加可靠。
四、铌酸锂相位调制器的未来发展铌酸锂相位调制器的发展前景非常广阔，未来将在无线通信和信号处理技术中发挥更大作用。
（1）更高精度：未来铌酸锂相位调制器将拥有更高的精度，可以更精确地控制信号的频率和相位，实现更高精度的信号处理。
铌酸锂(LiNb03)晶体电光调制器的性能测试铌酸锂（LiNbO3）晶体是目前用途最广泛的新型无机材料之一，它是很好的压电换能材料，铁电材料，电光材料，非线性光学材料及表面波基质材料。
电光效应是指对晶体施加电场时，晶体的折射率发生变化的效应。
有些晶体部由于自发极化存在着固有电偶极矩，当对这种晶体施加电场时，外电场使晶体中的固有偶极矩的取向倾向于一致或某种优势取向，因此，必然改变晶体的折射率，即外电场使晶体的光率体发生变化。
铌酸锂调制器，应具有损耗低、消光比高、半波电压低、电反射小的高可靠性的性能。
【实验目的】1．了解晶体的电光效应及电光调制器的基本原理性能． 2. 掌握电光调制器的主要性能消光比和半波电压的测试方法3. 观察电光调制现象【实验仪器】1．激光器及电源2．电光调制器(铌酸锂)3．电光调制器驱动源 4. 检流计 5．示波器6．音频输出的装置7．光具台及光学元件【实验原理】1．电光效应原理某些晶体在外电场作用下，构成晶体的原子、分子的排列和它们之间的相互作用随外电场E 的改变发生相应的变化，因而某些原来各向同性的晶体，在电场作用下，显示出折射率的改变。
这种由于外电场作用而引起晶体折射率改变的现象称为电光效应。
折射率N 和外电场E 的关系如下：ΛΛ++=-220211RE rE n n (1)式中，0n 为晶体未加外电场时某一方向的折射率，r 是线性电光系数，R 是二次电光系数。
通常把电场一次项引起的电光效应叫线性电光效应，又称泡克尔斯效应；把二次项引起的电光效应叫做二次电光效应，又称克尔效应。
其中，泡克尔斯效应只在无对称中心的晶体中才有，而克尔效应没有这个限制。
只有在无对称中心的晶体中，与泡克尔斯效应相比，克尔效应较小，通常可忽略。
目前普遍采用线性电光效应做电光调制器，这样就不再考虑（1）式中电场E 的二次项和高次项。
因此（1）式为：rE n n n =-=∆202211}1( (2)利用电光效应可以控制光的强度和位相，其在光电技术中得到广泛的应用，如激光通讯、激光显示中的电光调制器、激光的Q 开关、电光偏转等。
在各向同性的晶体中，折射率n 与介电系数ε均为常量，且ε=2n ，但在各向异性晶体中，介电系数不再是个常量，而是一个二阶量，为ij ε，这样折射率n 也就随介电系数的变化而呈现出各向异性的性质，在不同的方向上随ij ε的不同而有所不同。
为明确表示在各方向上相应的折射率值，因此把n 写成ij ε，所以(2)式成为：k ijk ij ij E r n n n =-=∆202211}1( (3))3,2,1,,,(=k j i这里，ijk r 是一个三阶量，因为它仅映了一个二阶量ij ε和一个一阶量kE的关系。
三阶量ijk r 应有33=27个分量，但由于介电系数εij 是二阶对称量，它只有6个分量，这就便各ijk r 最多只有18个分量，而不是27个分量了．因此通常将r ijk 的三个脚标简化为二个脚标，即：ik ijk r r →i ij → 的简化规则如下：43223111→⎪⎪⎭⎫→ 51331222→⎪⎪⎭⎫→ 62112333→⎪⎪⎭⎫→这样ijk r 就缩写成r ik ，但在习惯上仍写作r ij ，并且可以写成六行三列的矩阵形式：635343332313625242322212615141312111r r r r r r r r r r r r r r r r r r r ij =通过脚标的简化，公式(3)就可写成：j ij ij i E r n n n =-=∆202211}1( （4） 由于晶体的对称性，电光系数的18个分量，有些分量是相等的，有些分量又等于零，因此吸有有限的几个独立分量，例如铌酸锂(LiNbO 3)晶体，其电光系数只有四个独立分量，其形式如下：0000000002313135222226151r r r r r r r r r ij -=2．折射率椭球对于各向异性的晶体来说，在不同方向上晶体具有不同的折射率。
如果在晶体中任选一点O ，从O 点出发向各个方向作矢量，使矢量长度等于该方向的折射率时，矢量的端点构成一个椭球面，称这个椭球面为折射率椭球，并用它来描述晶体的光学性质。
如果晶体是各向同性的，折射率椭球就简化为一个球面。
晶体的电光效应可以用折射率椭球随电场的变化来描述。
在单轴晶体中，如果选取的直角坐标系的三个轴X 1 ，X 2 ，X 3与折射率的三个主轴重合，则在晶体未加外电场时，折射率椭球方程为：1111232302222021210=++X n X n X n （5）这里，n 10，n 20，n 30为晶体的主折射率。
当在晶体上加一外电场E(E 1，E 2，E 3)后，由于一次电光效应，晶体各方向上的折射率发生了变化，因而折射率椭球也相应地发生变化，此时折射率椭球的一般表达式为：1111111212613252324232322222121=+++++X X n X X n X X n X n X n X n （6）在(6)式中包含了交叉项X 3X 2等等，表示X 1、X 2、X 3不再是折射率椭球的主轴了。
下面讨论一下折射率椭球的变化规律，即怎样确定表征椭球的方程(6)中的各项系数。
当外电场E=0时，(6)式还原成(5)式，有：2102111n n = 2202211n n = 2302311n n = 0111262524===n n n当在晶体上加一外电场(E 1，E 2，E 3)后，则根据泡克尔斯效应式(4)有如下关系：3632621612662353252151255234324214124423323213123023322322212122022223132********21121)1(1)1(1)1(11)1(11)1(11)1(E r E r E r n n E r E r E r n n E r E r E r n n r E r E r n n n r E r E r n n n E r E r E r n n n ++=∆++=∆++=∆++=-∆++=-∆++=-∆ (7)(7)式以矩阵相乘的形式表示可以写成：3)1()1()1()1()1()1(21635343332313625242322212615141312111625242322212E E E r r r r r r r r r r r r r r r r r r n n n nnn •=∆∆∆∆∆∆ (8)3．电光调制本实验用的是铌酸锂晶体，至于别的晶体，由于其对称性不同，相应的电光系数也不同，其具体形式也有所不同，而对于同一类型的晶体，如果其工作状态不同，其具体形式也有所不同，但推理过程相类似。
本实验中，对于铌酸锂晶体利用其一次电光效应，制成调制器用来调制激光的光强，称为振幅调制。
图一所示，入射光经起偏振器射到晶体上，光通过晶体后由检偏器检测。
其起偏器的振动面平行与X 1轴，检偏器的偏振面平行与X 2轴，入射光沿X 3即光轴方向传播，其中X 1，X 2，X 3三个轴的方向就是晶体的三个结晶轴的方向，以上部件组成光振幅调制，其输出端的光强度（经检偏器后）将由加到晶体上的电压来调制。
具体情况如下：（1）铌酸锂晶体加电压后的折射率的变化，即折射率椭球随电场变化而变化的情况铌酸锂晶体是负单轴晶体，在λ=6238Å时，其n 0=2.286， n e =2.200,当外电场零时，其折射率椭球方程为：1111232022202120=++X n X n X n （9） 此方程表示是一个以X 3轴为旋转轴的旋转椭球，如图二所示，n 1＝n 2＝n o 为寻常无折射率，n 3=n e 为非寻常光折射率。
图一如图一所示，当在铌酸锂晶体的X 1方向加电场E 1后，由于E l ≠0，E 2=E 3=0，此时晶体的折射率发生了相应的变化，把铌酸锂晶体的电光系数r ij 值和E 值的相应部分代入(7)式，可得到在X 1方向加电场的折射率的变化情况：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎬⎫-======1222615125242023202220211101111111E r n E r n n n n n n n n （10）将(10)式代入(6)式：1221112112213151232022202120=-+++X X E r X X E r X n X n X n （11）把(11)式和(9)式比较，沿LiNbO 3晶体的X 1方向加电场E 1后，使折射率椭球的开状发生了变化，从(11)式可以看出，折射率椭球的主轴不再是X 1，X 2，X 3其所表示的折射率椭球的形状如图三所示。
图一中光沿LiNbO 3晶体的X 3方向通过，X 1方向加电场E 1后，此时，过椭球中心而垂直于X 3轴的平面截折射率椭球的截痕为一椭圆，而在外电场为零时，此截痕为圆，如图四所示。
图中实线为E l =0时的截痕，虚线为E l ≠0时的截痕，并且从图中可以看出，椭圆的长、短半轴已不再是X 1、X 2，而是X 11X 21，并且在下面的叙述过程中可知，X 11X 21为X 1X 2绕X3轴旋转450而得。
图中n 1=n 2=n o ，而n ′1≠n ′2，且有n ′1 >n 0,n ′2<n o 。
图四所示的椭圆方程为：图二 图三 图四12112112222202120=-+X X E r X n X n （12）此方程即令（11）式中的X 3=0后所得。
此椭圆的半长轴和半短轴分别为在X 1方向加电场，在X 3方向传播的两偏振光的折射率。
现在用坐标变换的方法求椭圆的半长轴和半短轴，即求其相应的折射率。
设新坐标X 1′X 2′与X 1X 2之间的关系为：⎩⎨⎧'-'='-'=ϕϕϕϕsin cos sin cos 212211X X X X X X （13）代入(13)式，整理后得：12cos 2)2sin 1()2sin 1(211222212222112220=''-'++'-X X E r X E r n X E r n ϕϕϕ （14） 当21X '，22X '为椭圆的长、短半轴时，(14)式中应无交叉项存在，因此,cos ϕ=0,∴ ϕ=450这样(14)式为：1)1()1(22122202112220='++'-X E r n X E r n （15）设21n ',22n '为相对于新主轴21X '，22X '的折射率，则： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+='-='122202212220211111E r n n E r n n （16）从(16)式可知：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+='+=')211()211(12220021222001E r n n n E r n n n （17）从(17)式可知，当晶体未加外电场时，由于光沿光轴X 3入射时不发生双折射现象，因而有n 1＝n 2＝n o ，但当在X l 方向加电场E 1后，光沿X 3方向传播时发生双折射，此时折射率椭球主轴已成为1X '，2X '，3X '，其主折射率分别为1n '，2n '，且有021n n n ≠'≠'，即光沿X 3轴射入晶体时，分解为偏振方向平行于1X '及2X '的两个偏振光，且偏振方向平行于1X '的光，其折射率1n '>n o ，传播的相速度减小，偏振方向平行于2X '的光，其折射率02n n <'，传播的相速度增大。
