LiNbO-,3-晶體中電光和電光-倍頻聯合效應的應用研究.pdf

1、線性電光效應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度之現象。目前，線性電光效應廣泛的應用于光強、位相等調制，在實驗和工程領域有著廣泛的應用。2001年，She等人從麥克斯韋方程組出發(fā)，將線性電光效應當作微擾，得到了一個全新的描述線性電光效應的耦合波理論。運用該理論，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線性電光效應的各種情況，并能夠對器件進行優(yōu)化設計。 本論文首先根據線性電光效應耦合波理論并結合

2、LiNbO3晶體的折射率色散公式，研究了LiNbO3電光調制器的溫度特性，并在實驗上驗證了理論結果，在誤差范圍內，實驗結果和耦合波理論結果相一致。研究發(fā)現，調制器的溫度穩(wěn)定性對入射光與晶體光軸的偏離角度非常敏感，當偏離角度小于2°時，調制器表現出很好的溫度穩(wěn)定性；但如果偏離角度大過3°時，調制器將變得溫度不穩(wěn)定：3°的偏離角會在10K的溫度變化范圍引起輸出光強超過5％的波動。此外，研究還發(fā)現，調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．倍頻聯合效應的光學高電壓傳感器設計方案，并利用線性電光效應的耦合波理論進行分析。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0.2％，并可通過調節(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，還可微調晶體，使其滿足不同環(huán)境溫度下待測電壓為零時的倍頻位相匹配條件，以克服溫度變