基于傅里葉變換條紋相位法對晶體二次電光系數(shù)測量的探究.pdf

1、對晶體在外場作用下光學(xué)性質(zhì)的研究在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)和信息技術(shù)中有著非常廣泛的應(yīng)用。外場（包括靜電場或低頻電場、磁場、應(yīng)力場或應(yīng)變場、溫度場或除光照以外另外施以輻照等）對晶體的光學(xué)性質(zhì)都有著重要的影響，從而使晶體出現(xiàn)所謂電光效應(yīng)、彈光（或稱壓光）效應(yīng)、磁光效應(yīng)、熱光效應(yīng)、光折變效應(yīng)等。我們可以通過控制外場來控制光的傳播方向、相位、強(qiáng)度、偏振態(tài)等，從而使輸出光成為攜帶信息的有用的信號光。因此，晶體在外場作用下的光學(xué)性質(zhì)的研究在現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)和信息

2、技術(shù)中有著廣泛應(yīng)用。
　　電光材料在光的輻照下發(fā)生光強(qiáng)空間分布，從而導(dǎo)致電光材料的折射率發(fā)生變化的一種非線性光學(xué)現(xiàn)象，被稱為光折變效應(yīng)，它為人們觀察非線性過程提供了一種新的思路和方法，在合適的時(shí)間尺度上，實(shí)驗(yàn)人員可以在低功率連續(xù)激光的實(shí)驗(yàn)條件下對其進(jìn)行研究。
　　利用電光晶體的電光效應(yīng)可以用于電光調(diào)制器、電光偏轉(zhuǎn)器、調(diào)Q巨脈沖激光、快速電光開關(guān)等激光電子技術(shù)中。對于鐵電相KTN晶體，可以利用其線性電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)全息體存儲;對于

3、順電相的KTN晶體，可以利用其二次電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)同樣的功能。由于KTN晶體擁有大的二次電光系數(shù)和優(yōu)良的二次電光效應(yīng)，KTN晶體廣泛應(yīng)用在光學(xué)相共軛、光調(diào)制、全息存儲、光束偏轉(zhuǎn)等方面;對于以KTN晶體對象的二次電光效應(yīng)的研究和二次電光系數(shù)的求解具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文的主要研究內(nèi)容為電光晶體二次電光系數(shù)的測量方法，以鉭鈮酸鉀(KTN)為主要研究對象，展開其在外加電場下的二次電光系數(shù)研究。KTN晶體具有目前已知材料中最大的二次電光

4、系數(shù)，電光效應(yīng)是KTN晶體的特征物理效應(yīng)，也是本文研究的動(dòng)力和主要內(nèi)容。
　　基于這些，本文對二次電光效應(yīng)的相關(guān)問題進(jìn)行了詳細(xì)的理論分析和實(shí)驗(yàn)探究，取得的研究成果即得到的結(jié)論如下:
　　首先對電光晶體的電光效應(yīng)進(jìn)行了理論分析，推導(dǎo)了電光晶體材料的電光效應(yīng)數(shù)學(xué)表示的一般形式，基于KTN晶體的基本性質(zhì)，得出了常溫下立方相KTN晶體二次電光效應(yīng)的張量表達(dá)式;
　　基于在三維形貌測量中廣泛使用的傅里葉變換輪廓法，我們提出了條紋

5、相位法求解KTN晶體二次電光系數(shù)的新方法:周期性規(guī)則條紋受到沿晶體b軸方向施加的電場E的調(diào)制而變形，條紋相位的平面分布包含著施加電場前后△x數(shù)據(jù)的信息，通過相位解調(diào)以及幾何變換，可以得到對KTN晶體施加電場前后折射光線偏移量△x的值，由此解出KTN晶體的二次電光系數(shù);
　　根據(jù)本文所提出的條紋相位法設(shè)計(jì)了基于麥克爾遜干涉的實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行了多次試驗(yàn)，對所得實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行傅里葉變換相關(guān)處理后，得到了KTN晶體二次電光系數(shù)張量矩陣三個(gè)獨(dú)立