电光调制实验

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。

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 30=∆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 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。

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。

第1篇一、实验目的1. 理解光调制的原理和过程。

2. 学习使用光调制器进行信号调制。

3. 分析调制信号的频率、幅度和相位变化。

4. 掌握光调制在通信系统中的应用。

二、实验原理光调制是利用光波来携带信息的一种技术，它通过改变光波的某一参数（如幅度、频率、相位等）来实现信息的传输。

本实验中，我们主要研究幅度调制（AM）和频率调制（FM）两种调制方式。

1. 幅度调制（AM）：在AM调制中，信息信号（如声音、图像等）与载波信号相乘，产生一个调制信号。

调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。

2. 频率调制（FM）：在FM调制中，信息信号与载波信号的频率相乘，产生一个调制信号。

调制信号的频率随信息信号的变化而变化，而幅度和相位保持不变。

三、实验仪器与设备1. 光源：激光器或LED光源2. 调制器：光调制器（如光强度调制器、相位调制器等）3. 信号发生器：用于产生信息信号4. 光探测器：用于检测调制后的光信号5. 数据采集与分析系统：用于分析调制信号的频率、幅度和相位变化四、实验步骤1. 搭建实验系统：将光源、调制器、信号发生器、光探测器和数据采集与分析系统连接成一个完整的实验系统。

2. 进行幅度调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。

b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行AM调制。

c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。

3. 进行频率调制实验：a. 设置信号发生器产生一个低频正弦波信号作为信息信号。

b. 将信息信号输入到光调制器，调节调制器参数，使信息信号与载波信号进行FM调制。

c. 将调制后的光信号输入到光探测器，采集调制信号的频率、幅度和相位变化。

4. 分析实验数据：使用数据采集与分析系统对实验数据进行处理和分析，得到调制信号的频率、幅度和相位变化曲线。

五、实验结果与分析1. 幅度调制实验结果：实验结果显示，调制信号的幅度随信息信号的变化而变化，而频率和相位保持不变。

實驗二~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~主筆實驗二電光調制實驗一、實驗目的：1.了解熟悉電光效應(Electro-Optical Effect)。

二、實驗內容：1.KDP光調製(EOM)組基本特性的測量2.EOM對頻率的響應三、實驗原理：電光效應(electro-optic effect)早在年就由普克爾(Pockels)發現，所以又稱普克爾效應，它是由電場的一次項所引起的折射率變化而產生，是一線性的電光效應，其時間響應可達飛秒量級。

基本上，此效應是將電場加在晶體上，改變其介電張量(dielectric tensor)，因而使通過此晶體的光極化方向被調整，再利用極化器(polarizer)及分析器(analyzer) ，使極化之調變轉換成光振幅之調變，因此調變正比於外加電場。

普克爾效應只發生在光學性質是各向異性(anisotropic)的晶體中，也就是不具中心對稱的晶體才有此效應，例如：砷化鎵(GaAs)、鉭酸鋰(LiTaO3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、鋅化銻(ZnTe)等，而矽(Si)則無此效應。

由於普克爾效應的反應速度極快，因此與超快雷射結合後，亦可作高頻電子電路的量測，可利用半導體基底(substrate)本身的普克爾效應.，或是利用電光晶體，作成一針頭的形狀靠近待測電路，來偵測電路上的電場。

利用此效應的優點是量測的位置較有彈性，甚至積體電路的表面有保護層(passivation)時，亦可做量測，缺點則是靈敏度較差，因此，偵測出之信號雜訊較大。

對一些特定的積體電路，如：天線即主動元件等，其電場方向之量測亦很重要，利用普克爾效應也可做到。

四、實驗器材:1.He-Ne laser2.Polarizer (P1, P2)3.Pockels cell (內為KDP晶體)4.高壓電源供應器5.光度計6.光具座7.示波器8.波形產生器9.信號放大器(OP amp)五、實驗步驟：1.KDP光調製(EOM)組，基本特性的測量：(1)實驗裝置圖：圖2.1 電光調制實驗裝置圖(2)依照圖2.1的次序，將各光學元件與電路安裝完成，且完成光學路徑的準直工作。

实验二 电光调制实验激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，与无线电波相似，可作为传递信息的载波。

激光具有很高的频率(约1013~1015Hz )，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。

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。

例如激光电话，就需要将语言信息加在与激光，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。

与无线电波相似的特性，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。

【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。

【实验原理】1．电光调制的基本原理某些晶体(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。

一、實驗目的：1.了解熟悉電光效應(Electro-Optical Effect)。

2.接觸非線性光學（Nonlinear Optics）題材。

二、實驗內容：1.KDP光調製(EOM)組基本特性的測量。

2.EOM對頻率的響應。

三、實驗器材：1.He-Ne laser2.Polarizer (P1, P2)3.Pockels cell (內為KDP晶體)4.高壓電源供應器5.光度計6.光具座7.示波器8.波形產生器9.信號放大器 (OP amp)四、原理：1.電光晶體中的折射率分布可用橢球表示如下2.若外加電場，則會使折射率改變，方程式必須改變為3.外加電場與折射率的關係可用矩陣表示如r ij為電光係數4.利用晶體的對稱性可使多個電光係數為零，故矩陣成為5.若電場只加在Z軸上，則橢球方程式為：由此可知外加電場在Z軸上，會使橢球繞Z軸轉動一個角度θ，X軸及Y 軸轉到了X’及Y’6.其中座標轉換的關係式為7.代入橢球方程式若θ＝45°8.與正橢球比較由近似可得------（*）9. 橫向效應用45°-Z 切割的晶體，在Z 軸加上電場使晶體成為電致雙晶軸晶體。

因晶體是45°切割，所以新建立的光軸X ’、Y ’就是立方體的邊。

將一平面偏極光垂直Y ’Z 平面入射，因偏振面與Z 軸夾了45°角且'Y Z n n ，因此光波會被分成E z 及E Y ’兩個分量。

在通過晶體之後，兩分量之間的相位差為將（*）代入式子的第一項是晶體的自然雙折射效應所造成的相位移，其對溫度極敏感，所以一般我們都是將此種晶體成對使用。

圖1 KDP 自然雙折射的利用裝置圖10.垂直偏極光與水平偏極光通過晶體之後所造成的相位延遲為其相位差為因此只要提高dl的值即可降低趨動電壓，且外加電場與入射光方向垂直，所以不需用到透明電極，可大幅降低成本。

五、 裝置圖：1. KDP 光調製(EOM)組，基本特性的測量：圖2電光調制實驗裝置圖2. 加補償器之裝置圖圖3 加補償器的裝置圖六、實驗步驟：1.KDP光調製（EMO）組，基本特性量測：(1)依照圖2.1的次序，將各光學元件與電路安裝完成，且完成光學路徑的準直工作。