電光晶體材料溫度效應(yīng)的研究.pdf

1、鈮酸鋰晶體是應(yīng)用最廣泛的電光材料之一。鈮酸鋰晶體最大的特點(diǎn)就是電光效應(yīng)。鈮酸鋰晶體在電場的作用下，其折射率主軸會發(fā)生變化，進(jìn)而引起各個方向折射率的變化，這就是鈮酸鋰晶體的電光效應(yīng)。而鈮酸鋰晶體之所以獲得廣泛應(yīng)用，還因?yàn)榫w本身具有許多優(yōu)良特性：首先：光譜范圍寬，鈮酸鋰晶體在紅外、可見光和紫外范圍內(nèi)都有良好的透射性，在400-500nm光譜范圍內(nèi)其透過率可大于95％；其次，半波電壓可根據(jù)晶體尺寸而改變，通過增大晶體長厚比可以減小半波電壓，

2、隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在已能做出長厚比100:1的晶體，其半波電壓可降到數(shù)十伏；再次，鈮酸鋰晶體還具有高衍射效率、快光折變響應(yīng)及強(qiáng)抗光散射能力等優(yōu)點(diǎn)，且成本較低，簡單實(shí)用。但鈮酸鋰也與其它電光晶體材料一樣受溫度變化的影響，其器件性能穩(wěn)定性會改變。因此，對鈮酸鋰晶體的電光效應(yīng)特性與溫度的關(guān)系進(jìn)行深入研究十分必要。本文就是在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了溫度對鈮酸鋰晶體的主要性質(zhì)和各個參量的影響。 論文共分五章。 第一章緒論主要介紹了鈮

3、酸鋰晶體的發(fā)展歷史和研究現(xiàn)狀，闡述了論文研究的內(nèi)容、目的和意義。 第二章主要介紹了電光晶體的基本知識。首先是電光晶體的共性——電光效應(yīng)，主要是電光效應(yīng)的基本原理和表示方法。并詳細(xì)介紹了折射率和線性電光系數(shù)的表示方法。然后對兩類典型電光晶體KDP和LiNbO3的電光效應(yīng)作了詳細(xì)的闡述。最后對鈮酸鋰晶體的電光相位延遲作了論述。在晶體不同方向上加電壓時(shí)，產(chǎn)生的電光效應(yīng)也不同，一般有橫向和縱向兩種應(yīng)用方式。分別介紹了兩種應(yīng)用方式的原理、

4、特性，并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。 第三章主要介紹了電光晶體的主要應(yīng)用。選擇合適的半波電壓和工作點(diǎn)，輸出光強(qiáng)將隨電壓的變化而有規(guī)律地變化，這就是電光強(qiáng)度的調(diào)制。然后介紹了相位調(diào)制，出射光受相位調(diào)制率的調(diào)制，因而實(shí)際相位也是受電壓調(diào)制的；利用電光強(qiáng)度調(diào)制的原理，用加壓或退壓即脈沖電訊號控制光路接通斷開，由此可以制成電光Q開關(guān)，在電光調(diào)Q激光器上的應(yīng)用非常廣泛。利用電光效應(yīng)還可以實(shí)現(xiàn)光束的偏轉(zhuǎn)，在特定的間隔位置上使光束離散或使光點(diǎn)在空間按預(yù)定

5、的規(guī)律連續(xù)移動，主要應(yīng)用于光學(xué)信息處理與存貯技術(shù)和各種顯示技術(shù)中。 第四章主要介紹了溫度對鈮酸鋰晶體光學(xué)性質(zhì)的影響。分析了折射率隨溫度的具體變化趨勢，并介紹了消除自然雙折射影響的辦法。一般情況下電光系數(shù)也是溫度的函數(shù)，這里從理論上分析了影響電光系數(shù)的因素并介紹了測量電光系數(shù)的常用方法。然后從理論上分析了溫度對鈮酸鋰晶體相位延遲量的影響，最后簡單介紹了溫度對光強(qiáng)透射率的影響。 第五章主要對鈮酸鋰晶體的溫度效應(yīng)做了實(shí)驗(yàn)研究。

6、利用半導(dǎo)體激光器、偏光棱鏡、溫控裝置和光電探測器對鈮酸鋰晶體的溫度效應(yīng)作了深入分析。主要完成了以下幾方面的工作： (1)在入射光波長為650nm的情況下測量并分析了鈮酸鋰晶體光強(qiáng)透射率隨溫度的變化情況。 (2)在(1)測量的基礎(chǔ)上得到了鈮酸鋰晶體的吸收系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。 (3)不同的溫度下，測量鈮酸鋰晶體的半波電壓，從而得到了晶體電光系數(shù)與溫度的變化關(guān)系。 (4)在(1)測量的基礎(chǔ)上分析了鈮酸鋰晶體的

7、延遲量隨溫度的變化關(guān)系。 (5)理論上分析了入射光方位角對鈮酸鋰晶體延遲量的影響。最后給出了實(shí)驗(yàn)存在問題及改進(jìn)方法的討論。 工作的創(chuàng)新之處在于理論聯(lián)系實(shí)際，測定了鈮酸鋰晶體各個參量隨溫度的變化關(guān)系，解釋了理論與實(shí)驗(yàn)上的異同點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)技術(shù)上成功地設(shè)計(jì)制作完成了溫控裝置，并在實(shí)際過程中取得了良好的控制效果；分析了吸收系數(shù)和電光系數(shù)隨溫度的變化規(guī)律。解釋了入射角對晶體延遲量的影響，并提出用入射角的變化來補(bǔ)償溫度對晶體延遲量的影響