晶体的电光效应与光电调制
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xii.
光通信演示
1. 按电源面板上信号选择开关的音乐键，输出音乐片段，输出信号通过放大器上的
扬声器播放
2. 改变工作点，分辨音质变化
注意事项：
1. 广电三极管应避免强光照射，以免烧坏，实验时光强应该由弱到强，缓慢变化
2. 电源开关打开前，所有旋钮应该逆时针旋到头，所有旋钮应逆时针旋到头，关闭时旋到头后再关电源 3. 晶体容易折断，操作时晶体上面的电极不能压得太紧
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原始数据、 数据处理及误差计算： 实验数据整理：
直流法测半波电压数据： 正极性 Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) 负极性 Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) Vc(V) Vl(mV) 300 1160 210 3410 120 2400 30 275 0 200 -90 2330 -180 4020 -270 2180 290 1300 200 3480 110 2120 20 180 -10 275 -100 2640 -190 3960 -280 1860 280 1510 190 3500 100 1800 10 156 -20 399 -110 2970 -200 3860 -290 1560 270 1830 180 3510 90 1490 0 200 -30 597 -120 3240 -210 3710 -300 1280 260 2320 170 3260 80 1230 -40 839 -130 2490 -220 3530 250 2530 160 3310 70 959 240 2840 150 3120 60 749 230 3060 140 2910 50 585 220 3260 130 2650 40 401 -50 1090 -140 3680 -230 3280 -60 1410 -150 3840 -240 3040 -70 1720 -160 3980 -250 2800 -80 2050 -170 4040 -260 2480
交流法测半波电压数据：（单位V） I II III IV V 正极性 V1 11 10 10 10 10 V2 189 190 189 190 190 负极性 V1 177 177 176 176 177 V2 -11 -10 -10 -10 -10
1. 在直流法测半波电压的实验中， 可以观察到， 随着加载在晶体上的电压越来越大， 光斑（传感器传出的电压信号）强度有周期性的变化。 原因如下： 当未加载电压时， 电光晶体呈现各向同性， 对入射光没有分光作用， 此时只有两个相互垂直的偏振片起作用， 所以消光程度最大。 当晶体上加载的电压逐渐增大时， 晶体的双折射效应越来越明显， 则入射的偏振光的xy分量相位分离的越来越大， 合成的偏振光由原先的线偏振光慢慢变成椭圆偏振光再变成圆偏振光， 因而透过检偏器以后的剩余亮度越来越大， 而当电压继续升高时， xy分量错开更大， 此时有慢慢变回线偏振光， 因而透过检偏器之后的亮度又逐渐减低。 因此在电压不断升高的过程中， 接收器收到的光信号强弱呈周期性变化。
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直流法测半波电压的T-V曲线
由上图（正负极性的情况画在同一张图中）可以看出， 正半周期的最大信号电压出现在Vc=180V时， 而最小值出现在Vc=10V时， 可以计算出正极性周期的半波电压Vπ=95V 而负半周期的半波电压则为Vπ’=-90V
综上， 可以取平均值认为半波电压是Vπavg=92.5V
2. 在交流法测半波电压的过程中， 可以看到， 当外加的直流电压达到TV曲线上的极值点时， 输出曲线
为交流信号的倍频市政。 而在直流电压加载到半波电压值时， 信号波形和交流信号为同频同相或者同频反相。
这是因为此时交流信号相当于一个扫描信号， 在如上图所示的直流曲线上进行小范围的左右振荡扫描一样， 扫描的结果就是表现出接受光强在这一范围内的变化特征。
根据上页的实验数据， 可以在正负周期各得到五个多次测量结果的计算值， 如下 I II III IV V 平均值 正极性（V） 100 100 99.5 100 100 99.9 负极性（V） 94 93.5 93 93 93.5 93.4 这样， 取正负极性的平均值， 可以得到交流法测得的半波电压是Vπavg=96.65V
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3. 当半波电压分别为0、 Vπ/2和Vπ的时候， 输出新航的波形如下三张图所示：
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可以看到分别出现了倍频和同频增幅的两种情况。
4. 根据交流法测得的半波值为Vπavg=96.65V， 又已知这些参量： d=1.5mm， l=45mm， n0=2.286， λ=632.8mm， 且有关系
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成立， 将上述值带入其中， 可以推出结果电光系数γ22=9.134*10 ??32n0r22?l?
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5. 根据1/4玻片的测试结果， 模拟出电光晶体的xy轴方向， 分别为垂直光轴的正向60°和反向-65°。 思考题， 实验感想， 疑问与建议：
1. 本实验中没有汇聚透镜， 为什么能够看到锥光干涉图？ 如何根据锥光干涉图调整光路？
根据晶体锥光图的产生原理，入射光须为会聚偏振光。而激光器发出的光通过偏振片仍为基本准直的线偏振光。因此需要加一毛玻璃片使准直的线偏振光变为各方向辐射的漫散射线偏振光，其中的会聚部分在晶体中发生干涉从而形成晶体锥光图。一个暗十字图形贯穿整个图样，四周为明暗相间的同心干涉圆环，十字中心也是园环的中心，它对应着晶体的光轴方向，十字方向对应于两个偏震片的偏震轴方向。在观察过程重反复微调晶体，使干涉图样中心与光电位置重和，同时尽可能使图样对称，完整，确保光
束既与晶体光轴平行，又从晶体中心穿过。在调节偏正片，使干涉图样出现清晰的暗十字，且十字的一条平行与x轴。
当锥光干涉图出现的时候， 就可以利用该图样的对称性来调整光路。 如果光路准直的时候， 锥光干涉图应当呈现出良好的对称性， 否则就是各光具之间没有完全准直， 需要继续调整。
2. 工作点选在线性区中心时， 加大信号幅度可能会出现什么样的失真？ 为什么会失真， 请画图说明。 当信号幅度太大时， 扫描范围太大， 可能会导致横向扫面幅度超过TV曲线的极值点而进入反向变化区，
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11 具体情况如右图所示， 当扫描电压超过红圈所示的区域时， 光强信号变化趋势就会反向， 导致了输出信号失去了正弦的完整性， 曲线上可能有小部分突变。
3. 实验体会： 本次实验中认识到电光晶体在外加电压情况下的双折射现象， 并且复习了光学相关知识。 实验中发现半导体激光器的光斑形状尺寸过大， 超过了电光晶体入射面的尺寸， 使得晶体光轴的水平方向调整变的较为困难。 建议使用精度更高的HeNe气体激光器。
原始记录及图表粘贴处：（见附页）
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