1、光電子技術（12）加電場下，折射率橢球各系數的變化量為：在主軸坐標系中，外加電場下折射率橢球方程為:四、縱向和橫向電光調制縱向電光調制指電場方向與光波矢量平行，而橫向電光調制指電場方向與光波矢量垂直。1光電子技術（12）（一）、外加電場沿Z方向，即Ez0，Ex=Ey=0折射率橢球方程簡化為：繞Z軸旋轉XY坐標45度，消去xy交叉項得正橢球方程：2光電子技術（12）1、Z向縱向應用如圖所示，電場和光波矢均沿Z軸方向，通過電光晶體后產生沿x和y偏振的兩個正交分量，它們的位相差為：3光電子技術（12）式中lz為晶體的Z向長度，Vz=Ezlz為Z向電壓。半波電壓定義為=時所施加的電壓，所以KDP晶體沿

2、光軸縱向應用的半波電壓位：四分之一波長電壓定義為=/2時所施加的電壓，所以KDP晶體沿光軸縱向應用的四分之一波長電壓為：2、橫向運用如圖所示，光沿x方向通過，產生y和z方向的兩個偏振分量，它們的位相差為：(對KDP,幾千伏高壓)4光電子技術（12）式中lx為沿x軸方向的晶體厚度。上式表明KDP晶體橫向應用存在自然雙折射引起的位相差0。對溫度穩定性要求提高，但由于縱橫比幾何因子lx/lz的出現，可以利用大的幾何因子來降低半波電壓。這又是橫向電光調制的優點。同理，光波沿y通過也存在自然雙折射引起的位相差。（二）、外加電場沿Y方向Ex=Ez=0，折射率橢球方程為：5光電子技術（12）上式中存在XZ交

3、叉項，需要繞Y軸旋轉XZ坐標角， 滿足下式：坐標變換：代上式入橢球方程化簡得：6光電子技術（12）1、縱向應用由于41在 10-12m/V量級，所以， ，故沿x和z偏振的兩分量的電光延遲隨電場變化很小，不能縱向應用。2、橫向應用與縱向應用相似，沿x或z軸通光，兩個偏振分量之間的電光延遲量很微弱，半波電壓非常高，沒有使用價值。7光電子技術（12）（三）、外加電場沿X方向Ey=Ez=0，橢球方程為：情況與沿Y方向加電場一樣，電光效應太弱，沒有使用價值。結論：KDP晶體僅沿光軸方向施加電場時有顯著的電光效應，縱向應用無自然雙折射引起的相位延遲，而橫向應用有自然雙折射引起的相位延遲。五、電光調制應用（

4、一）、強度調制電光強度調制器結構如圖62。設通過起偏器P1后的偏振光振幅為Ex8光電子技術（12）進入電光晶體后，分解為Ex和Ey兩個分量：設通過電光晶體后，Ex和Ey兩分量的相對相位延遲量為，則兩分量的復振幅為：通過檢偏振器P2后的復振幅為：9光電子技術（12）透過檢偏振器P2后的光強為：討論：（1）小信號非線性調制，Iy2。（2）直流偏置線性化。加直流V/4電壓設置靜態工作點在半高點，即則，10光電子技術（12）（3）加四分之一波片線性化。在調制器前或后面加四分之一波片，使四分之一波片的快、慢軸分別與x、y軸平行，同樣有：（二）、相位調制如果只調制光的位相，而保持強度不變，則實現位相調制。

5、如圖63所示，設置起偏振方向與調制器容許的偏振方向一致。透射光的相位調制正比于沿y方向偏振的光的折射率變化：對縱向調制KDP晶體，ny=n0363Ez/2，所以，光波的初相位調制量：11光電子技術（12）六、電光高頻調制（一）、電光晶體的等效電路電光晶體等效為電容C與電阻R的并聯，如圖64，它的阻抗為：當調制頻率m足夠高時，Zc=1/ mCRs，所以調制功率能有效加載到晶體上。然而，12光電子技術（12）此時調制器的最大有效信號帶寬為：（二）、電光調制的渡越時間前面我們計算相位延遲量或相位調制量時，都是用折射率變化量乘以調制器的同光方向的長度。這實際上隱含了一個假設：光通過調制器時，調制電壓不

6、變化或光通過晶體所花費的時間，即渡越時間為零。這個假設僅在低頻調制時成立，即光通過調制器期間調制信號變化很小，可以忽略，即低頻近似。然而，高頻調制時，這個近似不成立，通過調制器的總相位變化應該由積分給出：13光電子技術（12）式中td=nl/c即為渡越時間，為單位電場作用下單位長度調制器引起的相位變化量。設調制信號為正弦變化：則相位調制量為:14光電子技術（12）式中=Amcd/n= Aml為靜態最大相位調制。Sinc函數的分布如圖65。表明隨調制頻率或渡越時間的增加，相位調制深度會減小，即調制效果變差。取:則上面的估計表明要使高頻相位調制的調制幅度衰減量小于靜態調制幅度的10%，調制頻率m和渡越時間d的乘積應小于/2。這是設計高頻相位調制器的判據。在此判據下，調制器的最高工作頻率為：（三）、高頻調制特性的改善行波調制器行波調制器的結構如圖66，采用橫向調制。15復習要點1、線性電光效應的計算，電光調制器設計，半波電壓、1/4波長電壓，縱、橫向電光調制？3、電光強度、相位調制器？線性工作點的設置？4、電光調制器的渡越時間和帶寬，高頻電光調制的阻抗匹配？2、KDP晶體電光調制器如何應用最有效？16作業十二1、一束細光束掠入射于一單軸晶體，晶體的光軸與入射