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第五章——光调制技术

第五章——光调制技术第五章——光调制技术光信息系统的信号的加载与控制光的调制：通过改变激光的振幅、波长、相位、偏振参数等各参量，使光携带信息，这一过程称为光的调制。光的调制包括内调制和外调制外调制：在激光谐振腔以外的光路上放置调制器，将待传输的信号加载到调制器上，于是，当激光通过这种调制器时激光的强度、位相、频率等将发生变化，从而实现调制。内调制：将待传输信号直接加载到激光器上，以改变激光器的输出特性来进行调制，于是激光器输出的激光束就包含了待传输的信息能够利用非线性相互作用进行光调制的相关物理效应有电光效应声光效应磁光效应强磁场中激...

第五章——光调制技术光信息系统的信号的加载与控制光的调制：通过改变激光的振幅、波长、相位、偏振参数等各参量，使光携带信息，这一过程称为光的调制。光的调制包括内调制和外调制外调制：在激光谐振腔以外的光路上放置调制器，将待传输的信号加载到调制器上，于是，当激光通过这种调制器时激光的强度、位相、频率等将发生变化，从而实现调制。内调制：将待传输信号直接加载到激光器上，以改变激光器的输出特性来进行调制，于是激光器输出的激光束就包含了待传输的信息能够利用非线性相互作用进行光调制的相关物理效应有电光效应声光效应磁光效应强磁场中激光的Zeeman效应5.1晶体光学基础晶体：组成物质的微粒（原子、分子或离子）或微粒群在空间按一定规则周期性重复排列形成的一种晶态固体。点阵：重复排列的原子用“点”表示晶胞：晶体中常取一个格点为顶点，以三个基本平移矢量a,b,c为三个相邻棱边的平行六面体作为晶体的基本重复单元，称为晶胞。布喇菲点阵：根据空间对称性，可以有14种点阵，称布喇菲点阵，或称14种晶胞14种晶胞共分7个晶系：三斜、单斜、正交（斜方）、正方（四角）、立方、三角、六角布喇菲点阵正交（斜方）三角第三部分二、晶体光学的基础知识晶体的基本性质自限性：晶体具有自发地形成封闭的凸几何多面体的能力晶面角守恒：同一品种的晶体，两个对应棱间的夹角恒定不变均匀性：晶体在不同位置上具有相同的物理性质各向异性对称性最小内能性晶体的对称性：对晶体实行某种适当的操作，晶体保持不变恒等操作（E）：绕任何轴旋转0或2角度n次旋转（Cn）：绕某轴转n次后回到原位如：某晶体，绕某周转120°后与原来重合，可转三次，该轴称为3次旋转轴，n=3，n可取1，2，3，4，6中心反演（I）：绕某个中心点，把坐标为r的点换到-r上镜象反演（）：以某个面为对称面n次旋转反演（Sn）：进行n次旋转后，绕旋转轴的某个点再进行中心反演第三部分二、晶体光学的基础知识5.2光在晶体中的传播5.2.1晶体的极化率与介电系数物理量标量：温度（T），质量（m）；只有大小，没有方向矢量：电场强度（E），电极化矢量（P）；有大小，有方向张量：什么是张量？如何表示？晶体物理常数的张量性质及其矩阵表示法例1.P（极化强度）和E（电场强度）的关系在各向同性介质中，P和E同向在各向异性介质中，P和E一般不同向若：有：E的每一个分量对P的每一个分量都有贡献P和E的关系由9个常数，或一个物理量的9个分量来决定，这9个分量有规则的排列成一个3x3的矩阵二阶张量，称为极化系数张量例2.强光情况下P和E的关系简化矩阵表示：并矢中互换位置不影响结果，后6项两两相同张量张量是个物理量，在直角坐标系中用若干分量来表示；联系两个矢量的是一个二阶张量，二阶张量有9个分量，可以表示成3x3的矩阵；联系一个矢量和一个并矢或一个矢量和一个二阶张量的是一个三阶张量，三阶张量有27个分量，缩写后可表示成3x6或6x3矩阵；联系二个二阶张量或一个二阶张量和一个并矢的是四阶张量，四阶张量有81个分量，缩写后可表示成6x6矩阵；推广：只有三个分量的矢量是一阶张量；只有一个分量的标量是零阶张量。凡有对称中心的晶体，不可能有三阶张量表示的物理量（物理效应），但可以有四阶张量表示的物理量；各向同性晶体可以有四阶张量表示的物理量，除了具有立方晶体的对称性外，还可以绕任何轴旋转任何角度张量保持不变；极化系数张量坐标系确定后张量元素均为常量，它的大小取决于晶体的结构和三个坐标轴相对于晶格结构的选择情况。通过坐标系的恰当选择，可得11121312222313233311031022031033100020003110002200033110001100033100010003100010001110001100011晶系在主轴坐标系中在非主轴坐标系中光学分类三斜单斜正交三方四方六方立方双轴单轴各向同性各晶系的介电张量矩阵5.2.2晶体光学特性的几何表示在非磁性电中性晶体介质中，电场E的波动方程为令入射波为简谐平面单色波晶体光学性质的图形表示一、折射率椭球1、折射率椭球方程2、折射率椭球的性质a.任意一条矢径的方向表示光波D矢量的一个方向；r=ndb.平面与椭球的截面为椭圆。由原点o作平行于k0的直线op，再过o作一平面与op垂直，该平面与椭球的截面为一椭圆。椭圆的长轴，短轴方向即对应于k0的两个允许存在的光波D矢量方向，其长度分别等于两个光波的折射率。3、物理意义表征了对应某一波长的晶体主折射率在椭球空间各个方向上全部取值分布的几何图形。椭球的三个半轴长分别等于三个主介电常数的平方根，其方向分别与介电主轴方向一致。也称为（r,d）曲面。只要给定晶体，知道晶体的主介电张量，就可以做出相应的折射率椭球，并且确定波法线矢量k0等物理量方向。4、各种晶体的折射率椭球单轴晶体双轴晶体x3折射率椭球（光率体）各向同性介质或立方晶体：主介电系数主折射率n1=n2=n3=n0,折射率椭球方程为：x1=x2=x3=n0xyz0noneno圆截面负单轴晶体（如方解石晶体）xyz0nonone圆截面正单轴晶体（如石英晶体）单轴晶体：1＝2＝3，n1=n2=n0,n3=ne=n0折射率椭球方程为：xn02y2n0zne2++=1222这是一个旋转椭球面，旋转轴为z或x3轴。若ne>no若ne

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