《光电子技术》参考答案
第三章
1.一纵向运用的 KD*P 电光调制器，长为 2cm ，折射率 n =
2.5，工作频率为 1000kHz 。试求此 时光在晶体中的渡越时间及引起的相位延迟。
解：渡越时间为：
L nL 2.5 2 10 c
2
m 1.67 10 10s
d c / n 3 10 m / s 8 在本题中光在晶体中的渡越引起的相位延迟量为：
2 10 6Hz 1.67 10 10 1.05 10
3 1
m d
对相位的影响在千分之一级别。
3.为了降低电光调制器的半波电压,采用 4块 z 切割的 KD *
P 晶体连接(光路串联,电路并联)成
纵向串联式结构。试问:(1)为了使 4块晶体的电光效应逐块叠加,各晶体 x 和 y 轴取向应如何?(2)若
0.628 m ,n 0 1.51, 63
23.6 10 m /V ,计算其半波电压,并与单块晶体调制器比较之.。
12 答：
⑴用与 x 轴或 y 轴成 45夹角（为 45°-z 切割）晶体，横向电光调制，沿 z 轴方向加电场，通 光方向垂直于 z 轴，形成(光路串联,电路并联)的纵向串联式结构。为消除双折射效应，采用“组合 调制器”的结构予以补偿，将两块尺寸、性能完全相同的晶体的光轴互成 90串联排列，即一块晶 体的 y'和 z 轴分别与另一块晶体的 z 和 y'平行，形成一组调制器。4块 z 切割的 KD P 晶体连接成
*
二组纵向串联式调制器。（P96） (2)于是，通过四块晶体之后的总相位差为
2 L L
d 2 n 3 o r 63V 4 n
3 o
r V 63 d 相应的半波电压是
1 d 1 r 63 L 4 1.51 0.628 10 6
m d 1 V d L V
0.773 10 4
4 n o 3
3 23.6 10 12
m /V L 4 0.193 10 4 V d
L
该半波电压是单块横向晶体调制器半波电压的四分之一倍，是单块纵向晶体调制器半波电压 的 1/(2 L/d)倍。
另一种方法：
⑴用 z 切割的 KD P 晶体作纵向电光调制，沿 z 轴方向加电场，通光方向平行于 z 轴，形成
*
光路串联,电路并联的纵向串联式结构。具体电路和光路参见下图
+ -
考虑到电压的配置情况，相邻的 KDP 晶体的 x 和 y 轴要转 90°，即每个晶体依次转 90°。4 块 z 切割的 KD P 晶体连接成纵向串联式调制器。
*(2)于是，通过四块晶体之后的总相位差为
2 4 n
3 o r 63V
4 c n 3
o r V
63
相应的半波电压是
1 1 0.628 10 6
m 1
0.387 10 V 4 m /V 4 V
4 2n o 3 r 63 4 2 1.51 3 23.6 10 12
0.968 10 3
V
该半波电压是是单块纵向晶体调制器半波电压的 1/4倍。该答案可视为符合出题者本意的标 准答案。
5.一钼酸铅(PbMoO )声光调制器,对 He-Ne 激光器进行调制。已知声功率 P 1W ,声光互作 4 s 用长度 L 1.8mm ,换能器宽度 H 0.8mm M ,3
6.3 10 15s 3 kg 1 ,试求钼酸铅声光调制器 2 的布拉格衍射效率。
答：
光调制器的布拉格衍射效率（2-65）：
sin M P 2 s I L 1 2
s
2 I H i He-Ne 激光器发出激光的波长是 632.8nm 。 数值计算
L
sin s 2 M P 2 s
2 H kgm 2s 1.8 36.
3 10 sin 2 15 s 3 kg 1 3
2 0.6328 10 6m 0.8 1
sin 2 0.708
7.用 PbMoO 晶体做成一个声光扫描器，取 n =2.48，M =37.75 10 s /kg ，换能器宽度 -15 3
4
2 H =0.5mm 。声波沿光轴方向传播，声频 f =150MHz ，声速 v =3.99
10 5 cm/s ，光（声）束宽度 d =0.85cm ， s s 光波长 =0.5 m 。
⑴证明此扫描器只能产生正常布喇格衍射； ⑵为获得 100%的衍射效率，声功率 P 应为多大？
s
⑶若布喇格带宽 f =125MHz ，衍射效率降低多少？ ⑷求可分辨点数 N 。
答：
⑴由（2-55）拉曼-纳斯衍射判定式知道
2.48
3.99 10 n
2
s
4 0 /1.
5 10
2
m 3
8 2
L 0
4 0.
5 10 m
6
3.99 /1.5 2
4 0.5
10 m 4
2.48 8.77 10 m 0.877mm
4
换能器的声光作用长度 L>L ，就可以产生正常布喇格衍射。在本题中，根据题意，声光晶体作扫 0
描器（偏转器）使用，所以声束的宽度应该大于换能器的光束宽度，即：声光作用长 度 >L =0.85cm=8.5mm ，比 L 大一个数量级。可见，此扫描器只能产生正常布喇格衍射。
L 2 L
sin M P 1 , M P 1， 2 s
2
⑵
s 2 2 s H H
P s 2 H (0.5 10 6 ) 2 0.5 (0.5)
3 10 12
2LM 2 2 8.5 37.75 10 15 2 8.5 0.3775 10 13 0.195W
（注：（3-53）式中的角度因子在实际工作中不起作用，取值为 1就可以了）
1 1 (
2 59) sin 2n s B
2n s
2
1 2n s 1 1
sin , cos 1 B 1 B B 2 2n s
