КОЭ модуляторы

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра электронных приборов и устройств

отчет по лабораторной работе № 3 по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника» Тема: Исследование электрооптического модулятора

Студенты гр. 2281 ____________________ ____________________ Зимин И.П. Преподаватель ____________________ Марцынюков С.А.

Санкт-Петербург 2025

Лабораторная работа №3

Исследование электрооптического модулятора

Цель: ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками электрооптического модулятора (ЭОМ) на основе эффекта Поккельса

Схема установки

Лабораторная установка включает в себя маломощный гелий-неоновый лазер (λ = 633 нм) с вертикальной линейной поляризацией излучения (рисунок 7). Лазер укреплен на оптической скамье соосно с ЭОМ и фотоприемником. ЭОМ выполнен на основе кристалла KDР. В качестве анализатора используется пленочный поляроид призма. Крепление анализатора в модуляторе обеспечивает его вращение вокруг оси лазерного пучка на 360°.

Рисунок 1 – Структурная схема лабораторной установки

Выход фотоприемника соединен с цифровым вольтметром, контролирующим сигнал, пропорциональный постоянной составляющей мощности излучения P_τ, прошедшей модулятор. Переменная составляющая сигнала излучения Р_m регистрируется с помощью двухлучевого осциллографа, имеющего калиброванные входы. На второй вход осциллографа подается опорный сигнал от генератора.

Обработка результатов

В таблице 1 приведем экспериментальные зависимости пропускания ЭОМ от угла поворота анализатора при различных значениях напряжения смещения, в таблице 2 приведем зависимость пропускания ЭОМ от приложенного напряжения смещения при различных значениях угла поворота анализатора. По экспериментальным значениям построим зависимости пропускания ЭОМ от угла поворота анализатора при различных напряжениях (рисунок 2) и от приложенного к кристаллу напряжения в при различных значениях угла поворота анализатора (рисунок 3).

Таблица 1 – Экспериментальная зависимость пропускания ЭОМ от угла поворота анализатора при различных значениях напряжения

		0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330	360
		21	119	329	437	327	126	21	125	339	453	346	125	21
		242	214	216	250	274	260	243	214	224	264	292	273	240
		427	271	76	32	190	379	440	274	73	35	202	395	430

Таблица 2 – Экспериментальная зависимость пропускания ЭОМ от управляющего напряжения при различных значениях угла поворота анализатора

			-600		-500		-400		-300		-200		-100		0		100		200		300		400		500		600
		429		388		302		197		100		36		22		62		148		255		353		417		435
		197		206		211		211		207		200		192		84		180		180		184		190		198
		32		56		127		226		328		403		435		413		342		241		139		66		32

Рисунок 2 – Зависимости пропускания ЭОМ от угла поворота анализатора при различных значениях напряжения смещения

Рисунок 3 –Зависимости пропускания ЭОМ от приложенного напряжения при различных значениях угла поворота анализатора

На рисунках 4 - 10 представим обработанные осциллограммы опорного сигнала (верхний сигнал) и переменной составляющей мощности излучения (нижний сигнал) для различных режимов.

t

t

U

U

Рисунок 4 – Режим удвоения частоты, напряжение U = 0 В, φ = 0º

t

t

Рисунок 5 – Режим удвоения частоты, напряжение U = 0 В, φ = 90º

t

t

U

Рисунок 6 – Линейный режим, напряжение U = 300 В, φ = 90º

t

t

U

Рисунок 7 – Линейный режим сигнала, напряжение U = 300 В, φ = 0º

t

t

U

Рисунок 8 – Режим удвоения частоты, напряжение U = 600 В, φ = 0º

t

t

U

Рисунок 9 – Режим удвоения частоты, напряжение U = 600 В, φ = 90º

t

t

U

Рисунок 10 – Режим искажения сигнала, напряжение U = 40 В, φ = 0º

Вывод: в ходе выполнения лабораторной работы были исследованы устройство, принцип действия и характеристики электрооптического модулятора (ЭОМ) на основе эффекта Поккельса.

Получены зависимости выходного напряжения от угла поворота плоскости анализатора. На них видно, что при нулевом сдвиге фаз Δφ = 0º (U = 0 В) наблюдается режим скрещенных полей и мощность изменяется по синусоидальному закону, принимая значения от 0 до . При режиме коллинеарных полей (Δφ = π, U = 600 В) мощность изменяется по закону косинуса, принимая значения от до 0. При сдвиге фаз Δφ = π/2 (U = 300 В) мощность слабо зависит от угла поворота и равна половине от максимальной мощности .

Построены зависимости пропускания ЭОМ от приложенного напряжения при различных значениях угла поворота анализатора. На зависимостях видно, при нулевом приложенном напряжении максимум мощности пропускания ЭОМ будет соответствовать режиму коллинеарных полей (угол 90°) и изменяться в данном случае мощность пропускания будет по косинусоидальному закону. Минимум мощности при нулевом напряжении смещения будет соответсвовать режиму скрещенных полей (угол 0) и пропускание будет изменяться по синусоидальному закону. Для произвольного промежуточного угла (угол 40°) мощность при нулевом напряжении также будет занимать промежуточное значение равное примерно посередине и будет не сильно зависеть от напряжения.

Были получены осциллограммы сигналов при различных режимах. При входных напряжениях 0 В и 600 В, соответствующих экстремумам характеристики пропускания ЭОМ, наблюдается режим удвоения частоты, при напряжении U = 300 В, соответствующем середине линейного участка характеристики пропускания, наблюдается работа в линейном режиме, при напряжении U = 40 В наблюдается работа в режиме искажения амплитуды.