LiNbO-,3-晶體中電光和電光-倍頻聯(lián)合效應(yīng)的應(yīng)用研究.pdf

1、線性電光效應(yīng)是指電光晶體在外電場作用下，其折射率變化正比于電場強(qiáng)度之現(xiàn)象。目前，線性電光效應(yīng)廣泛的應(yīng)用于光強(qiáng)、位相等調(diào)制，在實(shí)驗(yàn)和工程領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。2001年，She等人從麥克斯韋方程組出發(fā)，將線性電光效應(yīng)當(dāng)作微擾，得到了一個(gè)全新的描述線性電光效應(yīng)的耦合波理論。運(yùn)用該理論，可方便的分析光在任意方向的外電場作用下沿晶體任意方向傳播時(shí)線性電光效應(yīng)的各種情況，并能夠?qū)ζ骷M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本論文首先根據(jù)線性電光效應(yīng)耦合波理論并結(jié)合

2、LiNbO3晶體的折射率色散公式，研究了LiNbO3電光調(diào)制器的溫度特性，并在實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)證了理論結(jié)果，在誤差范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和耦合波理論結(jié)果相一致。研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)制器的溫度穩(wěn)定性對入射光與晶體光軸的偏離角度非常敏感，當(dāng)偏離角度小于2°時(shí)，調(diào)制器表現(xiàn)出很好的溫度穩(wěn)定性；但如果偏離角度大過3°時(shí)，調(diào)制器將變得溫度不穩(wěn)定：3°的偏離角會(huì)在10K的溫度變化范圍引起輸出光強(qiáng)超過5％的波動(dòng)。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，調(diào)制器的溫度特性并不依賴于入射光方位角以及晶

3、體外加電場的大小。 接著，本論文提出一種基于LiNbO3晶體電光．倍頻聯(lián)合效應(yīng)的光學(xué)高電壓傳感器設(shè)計(jì)方案，并利用線性電光效應(yīng)的耦合波理論進(jìn)行分析。該傳感器不需要四分之一波片和附加光路，減少了因添加額外光學(xué)器件帶來的測量誤差，電壓測量范圍約為17kV～40kV，理論測量精度可達(dá)0.2％，并可通過調(diào)節(jié)晶體下端面與電極間距的方法來改變電壓測量范圍。此外，還可微調(diào)晶體，使其滿足不同環(huán)境溫度下待測電壓為零時(shí)的倍頻位相匹配條件，以克服溫度變