光控器件的基礎(chǔ)

1、第一章第一章 光控器件的基礎(chǔ)光控器件的基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 光的偏振光的偏振第二節(jié)第二節(jié) 晶體光學基礎(chǔ)晶體光學基礎(chǔ)第三節(jié)第三節(jié) 電光控器件的物理基礎(chǔ)電光控器件的物理基礎(chǔ)第四節(jié)第四節(jié) 聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)第五節(jié)第五節(jié) 激光信號調(diào)制的基本理論激光信號調(diào)制的基本理論o 第一節(jié)第一節(jié) 光的偏振光的偏振n 1.1 偏振光概述偏振光概述n 1.2 偏振光的矩陣表示偏振光的矩陣表示n 1.3 偏振器件的矩陣表示偏振器件的矩陣表示o 第二節(jié)第二節(jié) 晶體光學基礎(chǔ)晶體光學基礎(chǔ)n 2.1 晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分n 2.2 晶體的雙折射現(xiàn)象晶體的雙

2、折射現(xiàn)象o 第三節(jié)第三節(jié) 電光控器件的物理基礎(chǔ)電光控器件的物理基礎(chǔ)n 3.1、電光效應(yīng)的基本概念、電光效應(yīng)的基本概念n 3.2、線性電光效應(yīng)、線性電光效應(yīng)n 3.3、二次電光效應(yīng)、二次電光效應(yīng)內(nèi)容總覽內(nèi)容總覽o 第四節(jié)第四節(jié) 聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)n 4.1 聲光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光控制器件的物理基礎(chǔ)n 4.2 磁光控制器件的物理基礎(chǔ)磁光控制器件的物理基礎(chǔ)o 第五節(jié)第五節(jié) 激光信號調(diào)制的基本理論激光信號調(diào)制的基本理論n 5.1 概述概述n 5.2 振幅調(diào)制振幅調(diào)制n 5.3 角度調(diào)制角度調(diào)制n 5.4 強度調(diào)制強度調(diào)制n 5.5 脈沖調(diào)制脈沖調(diào)制n 5.6

3、數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制內(nèi)容總覽內(nèi)容總覽第一節(jié)第一節(jié) 光的偏振光的偏振光的偏振（光的偏振（Polarization of light）現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)）現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) Found by Etienne Louis Malus (1775-1812) who is French army officer and engineer ； One evening in 1808 while standing near a window in his home in Paris, Malus was looking through a crystal of Iceland spar(冰洲石）冰洲石）at the sett

4、ing sun reflected in the windows across the street. As he turned the crystal about the line of sight, the two image of the sun seen through the crystal became alternately darker and brighter, changing every 90o of rotation. After this accidental observation Malus followed it up quickly by more solid

5、 experimental work and concluded that the light by reflection on the glass, became polarized.1.1 1.1 偏振光概述偏振光概述一、偏振光與自然光（一、偏振光與自然光（Polarized light and Natural light） 1、自然光：、自然光：具有一切可能的振動方向的許多光波之和。具有一切可能的振動方向的許多光波之和。 特點：振動方向的無規(guī)則性。特點：振動方向的無規(guī)則性。 表示：可用兩個振動方向垂直的、強度相等的、表示：可用兩個振動方向垂直的、強度相等的、 位相關(guān)系不確定位相關(guān)系不確定

6、的光矢量表示。的光矢量表示。 自然光Natural light2、偏振光（、偏振光（Polarized light）：）： 光矢量的方向和大小有規(guī)則變化的光光矢量的方向和大小有規(guī)則變化的光 線偏振光（線偏振光（Linearly polarized light）：光矢量方向：光矢量方向不變，其大小隨位相變化。不變，其大小隨位相變化。 圓偏振光（圓偏振光（Circularly polarized light）：光矢量大：光矢量大小不變，其方向繞傳播方向均勻轉(zhuǎn)動，小不變，其方向繞傳播方向均勻轉(zhuǎn)動，且矢量末端軌跡為圓。且矢量末端軌跡為圓。 橢圓偏振光（橢圓偏振光（Elliptically polari

7、zed light）：光矢量：光矢量大小和方向都在有規(guī)律地變化，且矢量大小和方向都在有規(guī)律地變化，且矢量末端軌跡為橢圓。末端軌跡為橢圓。1.1 1.1 偏振光概述偏振光概述偏振光方程)cos()cos(00ztEEztEEyExEEyyxxyx2 2 偏振光（偏振光（Polarized lightPolarized light）振動平面：振動平面：光矢量與傳播方向組光矢量與傳播方向組成的平面稱為線偏振成的平面稱為線偏振光的振動平面光的振動平面;1 1）線偏振光）線偏振光 (Linearly polarized light)(Linearly polarized light)cos()cos(0

8、0ztEEztEEyyxx 在在 Ex-Ey 平面上平面上,電矢量的軌跡為一直線電矢量的軌跡為一直線:const00yxyxEEEE2) 圓偏振光圓偏振光(Circularly polarized light)00yxEE右旋右旋2z迎著光的傳播方向觀察迎著光的傳播方向觀察 2左旋左旋3) 3) 橢圓偏振光橢圓偏振光 (Elliptically polarized light)(Elliptically polarized light)20左旋左旋右旋右旋z 電矢量端點軌跡的投影為橢圓。電矢量端點軌跡的投影為橢圓。每一時刻的電矢量可分解為每一時刻的電矢量可分解為 )cos()cos(00ztE

9、EztEEyyxx1cos200202202yxyxyyxxEEEEEEEEEyEx3/2 3/2 22EyEx=0=0EyEx0 0 /2/2EyEx =/2=/2EyEx/2 /2 EyEx =EyEx 3/23/2EyEx =3/2=3/2自然光部分偏振光 自然光在傳播過程中，由于外界的作用造成振動方自然光在傳播過程中，由于外界的作用造成振動方向上強度不等，使某一方向上的振動比其它方向上的振向上強度不等，使某一方向上的振動比其它方向上的振動占優(yōu)勢。動占優(yōu)勢。 Partial polarized lightNatural light3 3、部分偏振光、部分偏振光( Partially po

10、larized light)( Partially polarized light)1.2 1.2 偏振光的矩陣表示偏振光的矩陣表示)(0)(0)(000),(tkzjtkzjytkzjxeEyeExeEtzEyxyeExeEEyxjyjx00000可以象一般矢量用可以象一般矢量用2 1的列矩陣表示：的列矩陣表示：000000001000 xyjxyjxjyjxeEEeEeEeEExyx其中為瓊斯矢量為瓊斯矢量jxyjyxxeEEeEEEEx0020200010稱為歸一化的瓊斯矢量稱為歸一化的瓊斯矢量若光矢量沿x軸，Ex0=1 Ey0=0 =0 ，則：qax的線偏振光，角，振幅為軸成若光矢量與

11、 01Eqq0,sin,cosqqasinacos1aEaEaEyx則有 qqsincos1 1、線偏振光的歸一化、線偏振光的歸一化(Normalization)(Normalization)瓊斯矢量瓊斯矢量若光矢量沿y軸，Ex0=0 Ey0=1 =0 ，則：10E2 2、圓偏振光的歸一化、圓偏振光的歸一化(Normalization)(Normalization)瓊斯矢量瓊斯矢量00yxEE由于由于jE121jj1211212101或或jE121而線偏振光可以分解為一左旋和右旋偏振光的合成：而線偏振光可以分解為一左旋和右旋偏振光的合成：1121222211211111122211211221

12、2212121121112222111.EGGGGENggggGBAGBAggggBABgAgBBgAgABAEBAENN個偏振器件，則相繼通過如果偏振光瓊斯矩陣為。稱為該器件的瓊斯矩陣，式中矩陣，寫成矩陣形式出射光為，經(jīng)過偏振器件之后，設(shè)入射光為1.3 1.3 偏振器件的矩陣表示偏振器件的矩陣表示解：光線的偏振狀態(tài)為：解：光線的偏振狀態(tài)為：求透光軸求透光軸(Transmission axis)(Transmission axis)與與x x軸成軸成q q角的線偏角的線偏振器的瓊斯矩陣振器的瓊斯矩陣222111BAEBAE，出射光為設(shè)入射光為B1A1AA2B2q1vvvvqqqqq211212

13、12sin21sin2sin2coscosBAABBAAAvvvvq2sinqq11sincosBAAvvv沿透光軸方向的分量：qqqq2222112211sin,2sin212sin21,cosgggg 可知：由此得線偏振器的瓊斯矩陣為：由此得線偏振器的瓊斯矩陣為：qqqq22sin,2sin212sin21,cos GB1A1AA2B2q第二節(jié)第二節(jié) 晶體光學基礎(chǔ)晶體光學基礎(chǔ) 晶體光學是光學的一個分支，它從晶體光學是光學的一個分支，它從Maxwell方程和方程和物質(zhì)方程出發(fā)，利用多種數(shù)學工具，定量討論晶體的各種物質(zhì)方程出發(fā)，利用多種數(shù)學工具，定量討論晶體的各種光學性質(zhì)以及光在晶體中的傳播規(guī)

14、律，從而解釋與晶體有光學性質(zhì)以及光在晶體中的傳播規(guī)律，從而解釋與晶體有關(guān)的各種光學現(xiàn)象，并為利用晶體實現(xiàn)光的控制和進行光關(guān)的各種光學現(xiàn)象，并為利用晶體實現(xiàn)光的控制和進行光學測量奠定了基礎(chǔ)。學測量奠定了基礎(chǔ)。 本節(jié)介紹晶體光學的一些常用結(jié)論，一般不作論證和本節(jié)介紹晶體光學的一些常用結(jié)論，一般不作論證和推導(dǎo)，目的是建立一些基本概念，為后續(xù)章節(jié)做準備。推導(dǎo)，目的是建立一些基本概念，為后續(xù)章節(jié)做準備。2.1 2.1 晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分共同點共同點:晶體結(jié)構(gòu)具有周期性晶體結(jié)構(gòu)具有周期性,通?？梢杂每臻g點陣的概念通?？梢杂每臻g點陣的概念來描述來描述.一、一維點陣一

15、、一維點陣 由排列在一條直線上的無窮多個等距離的幾何點所由排列在一條直線上的無窮多個等距離的幾何點所構(gòu)成，這些點稱為結(jié)點或陣點。構(gòu)成，這些點稱為結(jié)點或陣點。 全部點陣的集合稱為直線點陣。由此一維點陣就是全部點陣的集合稱為直線點陣。由此一維點陣就是無限等周期的直線點陣，周期矢量為無限等周期的直線點陣，周期矢量為a.a晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分二維點陣二維點陣二、二維點陣二、二維點陣abab晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分三維點陣三維點陣三、三維點陣三、三維點陣abcp 任意三個不共線質(zhì)點決定一個晶面。晶面數(shù)無限。任意三個不共線質(zhì)點決定

16、一個晶面。晶面數(shù)無限。p 空間點陣可以由一個空間格子做三維周期性平移進行構(gòu)造空間點陣可以由一個空間格子做三維周期性平移進行構(gòu)造, 構(gòu)造方構(gòu)造方式無限。式無限。p 對稱性最高，體積最小的空間格子稱為晶胞。相應(yīng)的平移矢量對稱性最高，體積最小的空間格子稱為晶胞。相應(yīng)的平移矢量 用用a, b, c表示。表示。晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶胞和晶系晶胞和晶系晶胞是構(gòu)造晶體的最小重復(fù)單元，在最一般情況下由六個參數(shù)決定。晶胞是構(gòu)造晶體的最小重復(fù)單元，在最一般情況下由六個參數(shù)決定。晶系的劃分晶系的劃分abc 晶系平移矢量晶軸角獨立晶胞常數(shù)三斜6單斜4斜方3四方2六方2三方2立方

17、1cbacba90,90cba90cba90cba120,90cba90cba90晶體的空間點陣理論和晶系的劃分晶體的空間點陣理論和晶系的劃分立方晶系立方晶系簡單立方簡單立方 體心立方體心立方 面心立方面心立方晶體特征由晶格常數(shù)晶體特征由晶格常數(shù) a 描述。描述。a金剛石結(jié)構(gòu)硅和鍺金剛石結(jié)構(gòu)硅和鍺 金剛石結(jié)構(gòu)由完金剛石結(jié)構(gòu)由完全相同的兩套面心立全相同的兩套面心立方格子沿對角線方向方格子沿對角線方向平移平移1/4得到。晶胞和得到。晶胞和晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示。晶體結(jié)構(gòu)如右圖所示。閃鋅礦結(jié)構(gòu)閃鋅礦結(jié)構(gòu)InP, GaAsInP, GaAs系化合物半導(dǎo)體系化合物半導(dǎo)體由不同原子構(gòu)成的兩套面心立方格子沿對角

18、線方向平移由不同原子構(gòu)成的兩套面心立方格子沿對角線方向平移1/4得到。得到。纖鋅礦結(jié)構(gòu)（六方晶系）纖鋅礦結(jié)構(gòu)（六方晶系）GaNGaN系化合物半導(dǎo)體系化合物半導(dǎo)體晶體特征由晶格常數(shù)晶體特征由晶格常數(shù) a 和和 c 描述。描述。2.2 晶體晶體(Crystal)的雙折射的雙折射(Birefringence)現(xiàn)象現(xiàn)象一、雙折射現(xiàn)象及其啟示一、雙折射現(xiàn)象及其啟示CaCO3ABC1669年年Bartholin發(fā)現(xiàn)雙折射現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)雙折射現(xiàn)象雙折射：雙折射：一束入射到介質(zhì)中的光經(jīng)折一束入射到介質(zhì)中的光經(jīng)折射后變?yōu)閮墒狻Ｉ浜笞優(yōu)閮墒?。e光光o光光兩點啟示：兩點啟示：1.入射光含有兩種成分，光是橫波，光束入射

19、光含有兩種成分，光是橫波，光束A、B、C有不同有不同的振動方向，即偏振狀態(tài)；的振動方向，即偏振狀態(tài)；2.方解石的光學性質(zhì)與光振動的方向有關(guān)，因此它是方解石的光學性質(zhì)與光振動的方向有關(guān)，因此它是 “光光學各向異性學各向異性”，稱之為，稱之為“（光學（光學)各向異性媒質(zhì)各向異性媒質(zhì)”。 兩束光都是線偏光，一束遵循折射定律，稱為尋常光兩束光都是線偏光，一束遵循折射定律，稱為尋常光（O光）光）,另一束不遵循折射定律，稱為非常光（另一束不遵循折射定律，稱為非常光（e光）。光）。2.2 晶體晶體(Crystal)的雙折射的雙折射(Birefringence)現(xiàn)象現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象雙折射現(xiàn)象光束在某些晶體中傳播

20、時，由于晶體對兩個相互光束在某些晶體中傳播時，由于晶體對兩個相互垂直振動矢量的光的折射率不同而產(chǎn)生兩束折射垂直振動矢量的光的折射率不同而產(chǎn)生兩束折射光，這種現(xiàn)象稱為雙折射光，這種現(xiàn)象稱為雙折射。二、晶體特性二、晶體特性方解石晶體（方解石晶體（Calcite-CaCO3）頓隅 在雙折射晶體中存在一個特殊的方向，當光束在這個在雙折射晶體中存在一個特殊的方向，當光束在這個方向傳播時不發(fā)生雙折射，此方向傳播時不發(fā)生雙折射，此方向方向稱為晶體的光軸。稱為晶體的光軸。在光軸方向上，在光軸方向上，o 光和光和 e 光都遵守折射定律。而且：光都遵守折射定律。而且： no=ne1. 1. 光軸光軸(Optica

21、l axis)(Optical axis)：2 2、主平面、主平面(Principal plane)(Principal plane)主平面：主平面：光線和光軸所組成的平面。光線和光軸所組成的平面。 o光主平面：光主平面：o光和晶體光軸組成的面為光和晶體光軸組成的面為o主平面。主平面。o光振動方向垂直于光振動方向垂直于o主平面。主平面。 e光主平面：光主平面：e光和晶體光軸組成的面為光和晶體光軸組成的面為e主平面。主平面。e光振動方向平行于光振動方向平行于e主平面。主平面。3晶體的分類（晶體的分類（Types of crystal）：）： 各向同性晶體（各向同性晶體（Isotropic cry

22、stal）：）：不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)不產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象。如：象。如：NaCl 雙折射晶體（雙折射晶體（Anisotropic crystal）：）： 單軸晶體（單軸晶體（Uniaxial）：只有一個光軸方向的晶）：只有一個光軸方向的晶體。如：方解石體。如：方解石(Calcite)、石英、石英(Quartz)。 雙軸晶體（雙軸晶體（Biaxial）：有兩個光軸方向的晶體。）：有兩個光軸方向的晶體。 如：云母如：云母(Mica)等。等。4 4 晶體的光學各向異性及其描述晶體的光學各向異性及其描述(1) 物質(zhì)方程物質(zhì)方程PEDoHB 晶體的各向異性主要表現(xiàn)在對光波電場的作用上，重點晶體的各向異性主要表現(xiàn)在對

23、光波電場的作用上，重點討論電場的情況。討論電場的情況。介電系數(shù)張量：介電系數(shù)張量： 晶體中原子的規(guī)則有序排列晶體中原子的規(guī)則有序排列使介質(zhì)極化與外場一般不使介質(zhì)極化與外場一般不同向，在最一般情況下：同向，在最一般情況下：jijiEP0PED0jijjijriEED ,0介電系數(shù)張量介電系數(shù)張量矩陣形式矩陣形式zyxzzzyzxyzyyyxxzxyxxzyxEEEDDD可以證明可以證明 是對稱矩陣是對稱矩陣 ，既有，既有 xy= yx, xz= zx， zy= yz這樣這樣 的的9個分量只有個分量只有6個是獨立的。個是獨立的。 晶體的晶體的 與坐標的選擇有關(guān)，可以證明任何對稱矩陣，與坐標的選擇有

24、關(guān)，可以證明任何對稱矩陣，總總可通過坐標變換，將其變成對角矩陣，只有位于對角矩陣可通過坐標變換，將其變成對角矩陣，只有位于對角矩陣上的上的3個分量不為零。這樣的坐標系稱為晶體主軸坐標系。個分量不為零。這樣的坐標系稱為晶體主軸坐標系。介電系數(shù)張量介電系數(shù)張量 此時的坐標軸稱為晶體的介電主軸或偏振主軸此時的坐標軸稱為晶體的介電主軸或偏振主軸, x、 y、 z稱為晶體的三個主介電常數(shù)。稱為晶體的三個主介電常數(shù)。zzzyzxyzyyyxxzxyxxzzyzxzyzyyxyxzxyxxzyx000000zzzyyyxxxEDEDED 說明晶體中的光波的說明晶體中的光波的D，E關(guān)系與關(guān)系與E的方向有關(guān)，一

25、的方向有關(guān)，一般情形下般情形下D不再與不再與E同向。同向。(2) 折射率橢球和晶體的分類折射率橢球和晶體的分類 晶體中折射率晶體中折射率n與與D的方向有關(guān)，可以用幾何曲面來的方向有關(guān)，可以用幾何曲面來描述這一關(guān)系，該幾何曲面為一個橢球面，其方程為：描述這一關(guān)系，該幾何曲面為一個橢球面，其方程為：1222222zyxnznynx折射率橢球折射率橢球1222222zyxnznynx000/,/,/zzyyxxnnn方程為：方程為：-三個三個“主折射率主折射率晶體主軸系中的折射率橢球晶體主軸系中的折射率橢球晶體的分類晶體的分類根據(jù)三個主折射率之間的大小關(guān)系，晶體可分為三類：根據(jù)三個主折射率之間的大小

26、關(guān)系，晶體可分為三類：1. nx=ny=nz, 折射率橢球退化為一個球，其光學性質(zhì)與折射率橢球退化為一個球，其光學性質(zhì)與D的方向無關(guān)，即為各向同性，稱為的方向無關(guān)，即為各向同性，稱為各向同性晶體各向同性晶體。2. nx=ny nz, 其光學性質(zhì)與其光學性質(zhì)與D的方向有關(guān)是各向異性，稱的方向有關(guān)是各向異性，稱為為單軸晶體單軸晶體。3. nx ny nz, 其光學性質(zhì)與其光學性質(zhì)與D的方向有關(guān)是各向異性，的方向有關(guān)是各向異性，稱為稱為雙軸晶體雙軸晶體。光的雙折射：光的雙折射：晶體中沿某一方向傳輸?shù)墓饩w中沿某一方向傳輸?shù)墓獯嬖趦蓚€特定的正存在兩個特定的正交偏振方向，沿這兩個方向偏振的光分別具有最快

27、和最慢的交偏振方向，沿這兩個方向偏振的光分別具有最快和最慢的傳輸速度傳輸速度(快軸和慢軸快軸和慢軸, 折射率折射率不同不同), 且可保持其偏振態(tài)。且可保持其偏振態(tài)。 對于單軸晶體對于單軸晶體, nx=ny nz, 折射率橢球折射率橢球：122222eonznyx其中其中, nx=ny=no, nz=ne當當none時，時，e光超前，波片的快軸為光超前，波片的快軸為e 矢量方向。矢量方向。(1)(1) /4/4波片波片(Quarter-wave plate)(Quarter-wave plate)性質(zhì)：性質(zhì)：p 線偏振光入射時，出射光為橢圓偏振光；線偏振光入射時，出射光為橢圓偏振光；p 與快慢軸

28、都成與快慢軸都成45度線偏振光入射，出射光為圓偏振光。度線偏振光入射，出射光為圓偏振光。O光和光和e光產(chǎn)生的光程差光產(chǎn)生的光程差) 12()21(mmdnneo對應(yīng)的 , 稱該晶片為二分之一波片。稱該晶片為二分之一波片。(2) (2) /2/2波片波片(Half-wave plate)(Half-wave plate)性質(zhì)：性質(zhì)：1）橢圓偏振光入射時，出射光仍為橢圓偏振光，只是）橢圓偏振光入射時，出射光仍為橢圓偏振光，只是旋向相反；旋向相反；2）線偏振光入射時，出射光仍為線偏振光。若入射的）線偏振光入射時，出射光仍為線偏振光。若入射的線偏振光與快（慢）軸夾角為線偏振光與快（慢）軸夾角為 ，出射

29、光的振動方向，出射光的振動方向向著快（慢）軸轉(zhuǎn)動了向著快（慢）軸轉(zhuǎn)動了2 。線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動線偏振光通過半波片后光矢量的轉(zhuǎn)動入射時Entrance快（慢）軸出射時 (Exit) (3) (3) 全波片全波片(Full-wave plate)(Full-wave plate)mmdnneo2對應(yīng)的 , 稱該晶片為全波片。稱該晶片為全波片。性質(zhì)：性質(zhì)：1）不改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)；）不改變?nèi)肷涔獾钠駹顟B(tài)；2）只能增大光程差。）只能增大光程差。j0011001/4波片：波片：/2波片波片(4)(4)、波片的、波片的Jon

30、esJones矩陣矩陣全全波片波片10014001je/8波片：波片：注意注意o 波片是對特定的波長而言；波片是對特定的波長而言；o 自然光入射波片時，出射光仍然是自然光自然光入射波片時，出射光仍然是自然光o 為改變偏振光的偏振態(tài)，入射光與波片快軸或慢軸成為改變偏振光的偏振態(tài)，入射光與波片快軸或慢軸成一定的夾角一定的夾角自然光通過光軸夾角為自然光通過光軸夾角為4545度的線偏振器后，又度的線偏振器后，又通過了通過了1/41/4、1/21/2和和1/81/8波片，波片快軸沿波片，波片快軸沿Y Y軸方軸方向，試用瓊斯矩陣計算透射光的偏振態(tài)。向，試用瓊斯矩陣計算透射光的偏振態(tài)。Poincare(Po

31、incare(邦加或龐加萊邦加或龐加萊) )球球 偏振態(tài)與邦加球上點的對應(yīng)偏振態(tài)與邦加球上點的對應(yīng) 特點特點赤道上的點赤道上的點 = 0 表示沿表示沿 方向的線偏振光；方向的線偏振光；兩極點兩極點 = /4 表示左右旋圓偏振光；表示左右旋圓偏振光；北半球上的點為左旋橢圓偏振光；北半球上的點為左旋橢圓偏振光；南半球上的點為右旋南半球上的點為右旋橢橢圓偏振光；圓偏振光；任一直徑與球面的兩交點所代表的偏振態(tài)相互正交。任一直徑與球面的兩交點所代表的偏振態(tài)相互正交。 Stoks矢量和矢量和Stokes參數(shù)參數(shù)偏振態(tài)也可用偏振態(tài)也可用Stokes矢量矢量 s0 或或Stokes參數(shù)參數(shù) s1 s2 s3

32、表示。表示。23222120ssss 在外界強電場的作用下，某些本來是各向同性的介在外界強電場的作用下，某些本來是各向同性的介質(zhì)會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，而本來具有雙折射現(xiàn)象的晶體，質(zhì)會產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象，而本來具有雙折射現(xiàn)象的晶體，其雙折射性質(zhì)也會發(fā)生變化。其雙折射性質(zhì)也會發(fā)生變化。3.1 電光效應(yīng)的基本概念電光效應(yīng)的基本概念第三節(jié)第三節(jié) 電光控器件的物理基礎(chǔ)電光控器件的物理基礎(chǔ)電光效應(yīng)：電光效應(yīng)： 外加電場引起折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱外加電場引起折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱之為電光效應(yīng)。它是電光控器件工作的物之為電光效應(yīng)。它是電光控器件工作的物理基礎(chǔ)。理基礎(chǔ)。 電光效應(yīng)改變了介質(zhì)的介電常數(shù)，還可能使電光效

33、應(yīng)改變了介質(zhì)的介電常數(shù)，還可能使各向同性各向同性介質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋越橘|(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋裕?，或?qū)е略械母飨虍愋孕再|(zhì)的變導(dǎo)致原有的各向異性性質(zhì)的變化，產(chǎn)生人工雙折射現(xiàn)象化，產(chǎn)生人工雙折射現(xiàn)象。目前電光效應(yīng)已在激光技術(shù)、。目前電光效應(yīng)已在激光技術(shù)、光學信息處理和光通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。光學信息處理和光通信領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。電光效應(yīng)電光效應(yīng)普克爾效應(yīng)與克爾效應(yīng)普克爾效應(yīng)與克爾效應(yīng)當外加偏置電場為當外加偏置電場為E0時，晶體的折射率時，晶體的折射率n與與E0的關(guān)系：的關(guān)系： 2000EEnn或或 2000EEnnn 引起折射率變化與外加電場強度成正比，稱為一次電引起折射率變化與外加電場強度成正比，

34、稱為一次電光效應(yīng)，或普克爾（光效應(yīng)，或普克爾（Pockels)效應(yīng)，即線性電光效應(yīng)。效應(yīng)，即線性電光效應(yīng)。 引起折射率變化與外加電場強度平方成正比，稱二次引起折射率變化與外加電場強度平方成正比，稱二次電光效應(yīng)或克爾（電光效應(yīng)或克爾（Kerr）效應(yīng)）效應(yīng)注意：注意： 和和 與外加電場的方向和通光方向有關(guān)。與外加電場的方向和通光方向有關(guān)。當外加偏置電場反方向時當外加偏置電場反方向時 2000EEnnn3.2 3.2 線性電光效應(yīng)線性電光效應(yīng)折射率橢球的一般形式：折射率橢球的一般形式：1232222212nznynx各類晶體的介電張量：各類晶體的介電張量：zzyzxzyzyyxyxzxyxx3323

35、13232212131211立方晶體立方晶體000000單軸晶體單軸晶體211000000雙軸晶體雙軸晶體321000000 電光效應(yīng)引起晶體折射率的改變，可視為折射率橢球電光效應(yīng)引起晶體折射率的改變，可視為折射率橢球方程中各系數(shù)產(chǎn)生了微小的增量。方程中各系數(shù)產(chǎn)生了微小的增量。在外電場存在時的折射率橢球方程改寫為：在外電場存在時的折射率橢球方程改寫為：11131,22jijiijijxxnn3121kkijkijEn其中：1jiijxxBjiijjiijijijijBBnBnBnBBBBB230332202221011001 ,1 ,10 ),(E11131,22jijiijijxxnn記記則

36、則線性電光效應(yīng)的一般表述線性電光效應(yīng)的一般表述211263113532234 , , ),3 , 2 , 1( ,BBBBBBBBBiBBiii在最一般情況下在最一般情況下, 晶體的線性電光效應(yīng)可以表述為晶體的線性電光效應(yīng)可以表述為:) 3 , 2 , 1 6 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1( ,jiEBjiji令令晶體的線性電光效應(yīng)晶體的線性電光效應(yīng)表示成矩陣形式為：表示成矩陣形式為：321636261535251434241333231232221131211654321EEEBBBBBB式中式中 ij代表電光張量的分量，共有代表電光張量的分量，共有6 318個元素。個元素。 根據(jù)

37、晶體的對稱性根據(jù)晶體的對稱性, 在大多數(shù)情況下在大多數(shù)情況下, 線性電光系數(shù)矩線性電光系數(shù)矩陣只有少數(shù)不為零的獨立矩陣元陣只有少數(shù)不為零的獨立矩陣元.線性電光效應(yīng)的一般表述線性電光效應(yīng)的一般表述線性電光效應(yīng)線性電光效應(yīng)p線性電光效應(yīng)只存在于沒有反演對稱性的晶體中，而線性電光效應(yīng)只存在于沒有反演對稱性的晶體中，而且通常只有若干個電光分量不為零。且通常只有若干個電光分量不為零。p具有對稱性的晶體不存在電光效應(yīng)，即具有對稱性的晶體不存在電光效應(yīng)，即 ik=0 幾種常見晶體的電光系數(shù)矩陣幾種常見晶體的電光系數(shù)矩陣KDP(KH2PO4)和和ADP(NH4H2PO4)晶體晶體(四方晶系四方晶系)63414

38、10000000 0 00 0 00 0 0ijInP, GaAs等等-族化合物半導(dǎo)體材料族化合物半導(dǎo)體材料(立方晶系立方晶系)GaN, ZnO, CdS等化合物半導(dǎo)體材料等化合物半導(dǎo)體材料(六方晶系六方晶系)4141410000000 0 00 0 00 0 0ij00000 0 00 0 0 0 0 0 5151331313ijLiNbO3, LiTaO3和和BaTaO3晶體晶體(三方晶系三方晶系)0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2251513313221322ij外場作用下晶體的折射率主軸外場作用下晶體的折射率主軸 一般情形一般情形1jiijxxB外場作用下外場作用下, 晶體折射

39、率橢球的最一般形式為晶體折射率橢球的最一般形式為:新的晶體折射率主軸新的晶體折射率主軸:TTTxxxxxxxxx),( ,),( ,),()3(3)3(2)3(1)3()2(3)2(2)2(1)2() 1 (3) 1 (2) 1 (1) 1 (xxx及相應(yīng)主折射率可通過求解及相應(yīng)主折射率可通過求解 Bij 的本征值方程得到的本征值方程得到:)()()(kikkjijxBxB或?qū)憺榫仃囆问交驅(qū)憺榫仃囆问?)()()(kkkB xxB2)()(1kknBReviewReview折射率橢球的一般形式：折射率橢球的一般形式：1232222212nznynx1jixxBij無外加電場：無外加電場： 0i

40、jijBB 2303322022210111 ,1 ,1nBnBnB0 0 jiijB有外加電場：有外加電場：)(0EijijijBBB211263113532234 , , ),3 , 2 , 1( ,BBBBBBBBBiBBiii) 3 , 2 , 1 6 , 5 , 4 , 3 , 2 , 1( ,jiEBjiji321636261535251434241333231232221131211654321EEEBBBBBB式中式中 ij代表電光張量的分量，共有代表電光張量的分量，共有6 318個元素。個元素。 根據(jù)晶體的對稱性根據(jù)晶體的對稱性, 在大多數(shù)情況下在大多數(shù)情況下, 線性電光系數(shù)

41、矩線性電光系數(shù)矩陣只有少數(shù)不為零的獨立矩陣元陣只有少數(shù)不為零的獨立矩陣元. 在在 z 方向外場方向外場 Ez 作用下作用下, KDP晶體折射率橢球系數(shù)矩晶體折射率橢球系數(shù)矩陣的非零矩陣元為陣的非零矩陣元為:zeoEBBBnBnBB636211223322211 ,1 ,1求解求解:32132122636321000101xxxBxxxnnEEneozzo得得:2)3(632)2(632) 1 (1 ,1 ,1ezozonBEnBEnBTTT1 , 0 , 0 ,)0 , 1, 1 (21 ,0 , 1 , 121)3()2()1(xxxezoozoonnEnnnEnnn) 3(633)2(63

42、3) 1 ( ,21 ,21 在在 z 方向外場方向外場 Ez 作用下作用下, KDP晶體折射率橢球系數(shù)矩晶體折射率橢球系數(shù)矩陣的非零矩陣元為陣的非零矩陣元為:2211223312216631, 1, oezBBnBnBBBE122222eonznyx1jixxBij無外加電場：無外加電場：6341410000000 0 00 0 00 0 0ijzEBBBBBB0000000000000000063414165432132132122636321000101xxxBxxxnnEEneozzo求矩陣的本征值和本征矢量求矩陣的本征值和本征矢量定義定義7 7設(shè)設(shè)A為為n階方陣階方陣,若存在數(shù)若存在

43、數(shù)和非零的和非零的 n維列向量維列向量x,使得使得 Ax=x則稱數(shù)則稱數(shù)為矩陣為矩陣 A的的特征值特征值,稱稱 x為矩陣為矩陣A對應(yīng)于特征值對應(yīng)于特征值的的特征向量特征向量.32132122636321000101xxxBxxxnnEEneozzo求矩陣的本征值和本征矢量求矩陣的本征值和本征矢量定義定義7 7設(shè)設(shè)A為為n階方陣階方陣,若存在數(shù)若存在數(shù)和非零的和非零的 n維列向量維列向量x,使得使得 Ax=x則稱數(shù)則稱數(shù)為矩陣為矩陣 A的的特征值特征值,稱稱 x為矩陣為矩陣A對應(yīng)于特征值對應(yīng)于特征值的的特征向量特征向量. (A-I)x=0|A-I|為為的多項式的多項式,因此因此A的特征值就是該多

44、項式的根的特征值就是該多項式的根.此多項式此多項式稱為稱為A的的特征多項式特征多項式. 0是方陣是方陣A的特征值的特征值,則由則由 (A-0I)x=0 可求得非零解可求得非零解 x=P 0,P0就是就是A的對應(yīng)于特征值的對應(yīng)于特征值0的一個特的一個特征向量征向量. 綜上所述綜上所述,求矩陣求矩陣A的特征值及特征向量的步驟如下的特征值及特征向量的步驟如下: 第一步第一步 計算特征多項式計算特征多項式|A-I|; 第二步第二步 求出特征多項式求出特征多項式|A-I|的的全部根的的全部根,即即A的全部特征值的全部特征值.第三步第三步 對于對于A的每個特征值的每個特征值0,求出齊次線性方程組求出齊次線

45、性方程組 (A-0I)x=0的一個基礎(chǔ)解系的一個基礎(chǔ)解系. Ax=x32132122636321000101xxxBxxxnnEEneozzo特征多項式為特征多項式為A (A-I)x=0 01112263222ezeonEnn01112632632ezozonEnEn010001012263632eozzonnEEn2)3()3(632)2()2(632) 1 () 1 (1 ,1 ,1ezozonBEnBEnB (A-1I)x=0 T0 , 1 , 121)1(x2)3(3632)2(2632)1(11 ,1 ,1ezozonBEnBEnBT1 , 0 , 0 )3(xT)0 , 1, 1

46、(21)2(x (A-2I)x=0 (A-3I)x=0 2)3(2)3(2)2(632)2(2) 1 (632) 1 (111111nnBnEnBnEnBezozoezoozoonnEnnnEnnn) 3(633)2(633) 1 (21 21 在在 z 方向外場方向外場 Ez 作用下作用下, KDP晶體折射率橢球系數(shù)矩晶體折射率橢球系數(shù)矩陣的非零矩陣元為陣的非零矩陣元為:zeoEBBBnBnBB636211223322211 ,1 ,1求解求解:32132122636321000101xxxBxxxnnEEneozzo得得:2)3(632)2(632) 1 (1 ,1 ,1ezozonBEn

47、BEnBTTT1 , 0 , 0 ,)0 , 1, 1 (21 ,0 , 1 , 121)3()2()1(xxxezoozoonnEnnnEnnn) 3(633)2(633) 1 ( ,21 ,21 在在 z 方向加外場方向加外場 Ez 時時, 軸軸z仍是主軸，但仍是主軸，但xy已經(jīng)不是已經(jīng)不是主軸了，在新的主軸系中的折射率橢球：主軸了，在新的主軸系中的折射率橢球：1232222212nznynxezoozoonnEnnnEnnnn) 3(3633)2(2633) 1 (1n 21n 21其中其中KDP晶體在外場的作晶體在外場的作用下，從單軸晶體變成用下，從單軸晶體變成了雙軸晶體了雙軸晶體另一

48、種求另一種求在新的主軸系中的折射率橢球方程的方法在新的主軸系中的折射率橢球方程的方法zeoEBBBnBnBB636211223322211 ,1 ,11jiijxxB1263222222xyEnznynxzeoo坐標變換，新橢球的主軸必定為原坐標變換，新橢球的主軸必定為原x軸和軸和y軸的角平分線。軸的角平分線。1112226322632ezozonzyEnxEnEnEnnEnEnnoooooo632263263226321)21 (11,1)21 (11Ennnznnynnxoeoo6332222222, 1其中）（）（ 一一 縱向電光效應(yīng)縱向電光效應(yīng)縱向電光效應(yīng)：縱向電光效應(yīng)：外加電場的方向

49、與光的傳播方向（平行外加電場的方向與光的傳播方向（平行于光軸即于光軸即Z軸）一致。軸）一致。ZlV光源光源起偏器起偏器檢偏器檢偏器縱向電光效應(yīng)導(dǎo)致光波進入調(diào)制器之后分解成的沿新坐標系縱向電光效應(yīng)導(dǎo)致光波進入調(diào)制器之后分解成的沿新坐標系x方向和方向和y方向的兩個偏振分量具有不同的折射率，并會由此方向的兩個偏振分量具有不同的折射率，并會由此引起相位差。引起相位差。KDP縱向電光效應(yīng)（泡克耳斯效應(yīng)）縱向電光效應(yīng)（泡克耳斯效應(yīng)）縱向電光效應(yīng)縱向電光效應(yīng)縱向電光效應(yīng)導(dǎo)致的光波的兩個偏振分量的相位差為：縱向電光效應(yīng)導(dǎo)致的光波的兩個偏振分量的相位差為：VnlEnlnnz633063301222) (2 縱向

50、電光效應(yīng)產(chǎn)生的相位延遲與光在晶體中通過的縱向電光效應(yīng)產(chǎn)生的相位延遲與光在晶體中通過的長度長度l無關(guān)，僅由無關(guān)，僅由晶體的性質(zhì)晶體的性質(zhì) 和外加電壓和外加電壓V決定決定.出射光強：出射光強：VnIIIo6332020sin2sin一般情況，一般情況， l為為cm量級。量級。當光波的兩個垂直分量的光程差為半個波長當光波的兩個垂直分量的光程差為半個波長時（即相應(yīng)的相位差為時（即相應(yīng)的相位差為 ），所需要加的電壓），所需要加的電壓為為半波電壓半波電壓，一般以，一般以V /2或或V 表示。表示。半波電壓半波電壓63302/2nV 半波電壓是表征電光晶體性能的一個重要參數(shù)，越小半波電壓是表征電光晶體性能的

51、一個重要參數(shù)，越小越好，特別在寬帶高頻率的情況下，半波電壓要小。越好，特別在寬帶高頻率的情況下，半波電壓要小?？v向電光效應(yīng)縱向電光效應(yīng)Vn63302縱向電光效應(yīng)的特點縱向電光效應(yīng)的特點二二 橫向電光效應(yīng)橫向電光效應(yīng)橫向電光效應(yīng)：橫向電光效應(yīng)：外加電場的方向與光的傳播方向垂直，光外加電場的方向與光的傳播方向垂直，光在調(diào)制器中穿過的距離在調(diào)制器中穿過的距離l大于電極之間的距離。大于電極之間的距離。KDP橫向電光效應(yīng)橫向電光效應(yīng)xlV光源光源起偏器起偏器檢偏器檢偏器hZylEnlnnlnnzeoey302)(2Vhlnlnneo302自然雙折射自然雙折射外加電場引外加電場引起的雙折射起的雙折射橫向電

52、光效應(yīng)的特點橫向電光效應(yīng)的特點Vhlnlnneo302相位差：相位差：p 與外加電壓成正比；與外加電壓成正比；p 與晶體的長度和厚度有關(guān)，通過增加縱橫比與晶體的長度和厚度有關(guān)，通過增加縱橫比l/h, 使半使半波電壓比縱向應(yīng)用時大為降低。波電壓比縱向應(yīng)用時大為降低。劣勢：劣勢：相位差與晶體的自然雙折射有關(guān)，對環(huán)境溫度敏感，相位差與晶體的自然雙折射有關(guān)，對環(huán)境溫度敏感，導(dǎo)致已調(diào)波發(fā)生畸形導(dǎo)致已調(diào)波發(fā)生畸形;例：長例：長30mmKDP晶體，晶體，溫度變化溫度變化10C,相位差變化相位差變化 。橫向電光效應(yīng)溫度敏感性的補償橫向電光效應(yīng)溫度敏感性的補償采用采用“組合調(diào)制器組合調(diào)制器”來進行補償來進行補償

53、采用光學長度嚴格相等、光軸方向互相垂直的兩塊晶采用光學長度嚴格相等、光軸方向互相垂直的兩塊晶體串聯(lián)，前一塊的體串聯(lián)，前一塊的o光和光和e光在經(jīng)過后一塊時，變?yōu)楣庠诮?jīng)過后一塊時，變?yōu)閑光和光和o光，以消除自然雙折射的影響，即消除了溫度變光，以消除自然雙折射的影響，即消除了溫度變化的影響，而電光相位延遲的影響可以累積相加。化的影響，而電光相位延遲的影響可以累積相加。3.3 3.3 二次電光效應(yīng)二次電光效應(yīng) 克爾（克爾（Kerr)Kerr)效應(yīng)效應(yīng) 在一些各向同性媒質(zhì)，特別是某些液體，內(nèi)加電場，在一些各向同性媒質(zhì)，特別是某些液體，內(nèi)加電場，可以使其呈現(xiàn)單軸晶體的各向異性，可以使其呈現(xiàn)單軸晶體的各向異

54、性，光軸與電場方向平行光軸與電場方向平行。這種效應(yīng)稱為這種效應(yīng)稱為克爾效應(yīng)克爾效應(yīng)。同時由于產(chǎn)生的折射率差與電場。同時由于產(chǎn)生的折射率差與電場的平方成正比，又稱為的平方成正比，又稱為二次電光效應(yīng)二次電光效應(yīng)。硝基苯硝基苯lkEln222引入位相差：引入位相差：出射光強：出射光強：222020/sin2sinhklVIII2/Eknnn二次電光效應(yīng)二次電光效應(yīng) 克爾（克爾（Kerr)Kerr)效應(yīng)效應(yīng) 兩個垂直振動方向的折射率差：兩個垂直振動方向的折射率差：二次電光效應(yīng)的特點二次電光效應(yīng)的特點p 弛豫時間極短，可以制作高速電光開關(guān)弛豫時間極短，可以制作高速電光開關(guān)p 可能存在于任何物質(zhì)中。但一般

55、比一次電光效應(yīng)弱的多可能存在于任何物質(zhì)中。但一般比一次電光效應(yīng)弱的多n利用二次電光效應(yīng)時，其半波電壓需高達數(shù)萬伏，利用二次電光效應(yīng)時，其半波電壓需高達數(shù)萬伏，比利用一次電光效應(yīng)時所需半波電壓高得多比利用一次電光效應(yīng)時所需半波電壓高得多n目前采用的均是具有一次電光效應(yīng)的電光介質(zhì)。目前采用的均是具有一次電光效應(yīng)的電光介質(zhì)。第四節(jié)第四節(jié) 聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光、磁光控制器件的物理基礎(chǔ)4.1 聲光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光控制器件的物理基礎(chǔ)聲波在媒質(zhì)中傳播時，由于應(yīng)變緣故，使聲波在媒質(zhì)中傳播時，由于應(yīng)變緣故，使介質(zhì)折射率隨空間和時間發(fā)生周期性變化。介質(zhì)折射率隨空間和時間發(fā)生周期性變化。光通過這種

56、媒質(zhì)時會發(fā)生衍射現(xiàn)象，稱為光通過這種媒質(zhì)時會發(fā)生衍射現(xiàn)象，稱為聲光效應(yīng)。聲光效應(yīng)。由于外力作用導(dǎo)致介質(zhì)的彈性形變，進而引由于外力作用導(dǎo)致介質(zhì)的彈性形變，進而引起介質(zhì)折射率變化的現(xiàn)象稱為彈光效應(yīng)。起介質(zhì)折射率變化的現(xiàn)象稱為彈光效應(yīng)。彈光效應(yīng)彈光效應(yīng)聲光效應(yīng)聲光效應(yīng)一、彈光效應(yīng)與聲光效應(yīng)一、彈光效應(yīng)與聲光效應(yīng)聲光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光控制器件的物理基礎(chǔ)折射率隨空間和時間發(fā)生周期性變化折射率隨空間和時間發(fā)生周期性變化二、聲光相互作用二、聲光相互作用聲波聲波媒質(zhì)媒質(zhì)等效成一組條紋光柵，柵距為聲波的波長，且光柵也將以等效成一組條紋光柵，柵距為聲波的波長，且光柵也將以聲波的波速前進。聲波的波速前進。折射率

57、可以表示為：折射率可以表示為：)sin(,zktntznss s、ks為聲波的角頻率和波數(shù)為聲波的角頻率和波數(shù) n取決于聲光介質(zhì)特性及超聲波場的強弱取決于聲光介質(zhì)特性及超聲波場的強弱三、聲光效應(yīng)分類三、聲光效應(yīng)分類根據(jù)聲波波長、光波波長和聲光作用長度分兩種：根據(jù)聲波波長、光波波長和聲光作用長度分兩種：p喇曼喇曼納斯聲光衍射納斯聲光衍射n聲波波長長，作用長度小聲波波長長，作用長度小p布拉格聲光衍射布拉格聲光衍射n聲波波長小，作用長度大聲波波長小，作用長度大聲光控制器件的物理基礎(chǔ)聲光控制器件的物理基礎(chǔ)布拉格衍射布拉格衍射聲波聲波(Sonic wave)波面（波面（ s ）入射波入射波（ ）布拉格衍

58、射波布拉格衍射波（ + s ）OABOq qiq qB)2arcsin(kksBiqq布拉格條件布拉格條件衍射光最強衍射光最強此時，衍射光不對稱，只有正一級或負一級，衍射效率高此時，衍射光不對稱，只有正一級或負一級，衍射效率高（一）布拉格聲光衍射（一）布拉格聲光衍射當聲波頻率較高，聲光當聲波頻率較高，聲光作用長度較長，光線與作用長度較長，光線與超聲波波面有一定角度超聲波波面有一定角度斜入射，會產(chǎn)生布拉格斜入射，會產(chǎn)生布拉格聲光衍射聲光衍射偏轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角 ：qqq2/)/arcsin(2ssBdi結(jié)論：結(jié)論：偏轉(zhuǎn)角正比于聲波的頻率。改變聲波的頻率即可偏轉(zhuǎn)角正比于聲波的頻率。改變聲波的頻率即可改變光

59、束的出射方向。這就是聲光偏轉(zhuǎn)器的原理改變光束的出射方向。這就是聲光偏轉(zhuǎn)器的原理衍射光波的強度：衍射光波的強度：)2(sin22aidIMLIIM2聲光的品質(zhì)因數(shù)聲光的品質(zhì)因數(shù)Ia聲波的強度聲波的強度布拉格聲光衍射布拉格聲光衍射 s（二）喇曼（二）喇曼(Raman)-奈斯聲光衍射奈斯聲光衍射 qi近似為0，聲波頻率較低，作用長度較短。 類似于普通的光學條紋光柵，頻率為的平行光通過時，將產(chǎn)生多級衍射，而各級衍射光極值對稱地分布在零級極值的兩側(cè)，其強度遞減。第第m級衍射光的極值光強為：級衍射光的極值光強為：)(2mimJIInL2光通過聲光介質(zhì)時的附加相移：光通過聲光介質(zhì)時的附加相移：各級衍射光的頻

60、率：各級衍射光的頻率： m s 1、固有旋光現(xiàn)象、固有旋光現(xiàn)象 旋光：當一束線偏振光通過某種物質(zhì)時，光矢量旋光：當一束線偏振光通過某種物質(zhì)時，光矢量的方向會隨著傳播距離而逐漸轉(zhuǎn)動。的方向會隨著傳播距離而逐漸轉(zhuǎn)動。光軸石英晶體一、旋光一、旋光(Optical activity)和旋光效應(yīng)和旋光效應(yīng)Optical axisQuartz crystal4.2 磁光控制器件的物理基礎(chǔ)磁光控制器件的物理基礎(chǔ) 旋光現(xiàn)象的規(guī)律：旋光現(xiàn)象的規(guī)律：lq物質(zhì)的旋光本領(lǐng) 旋光色散：旋光色散：旋光本領(lǐng)隨波長而改變的現(xiàn)象。旋光本領(lǐng)隨波長而改變的現(xiàn)象。 旋光方向：旋光方向：左旋左旋(levorotatory)、右旋右旋(