《电光效应》.ppt

文档介绍：第6章晶体的感应双折射(Induced birefringence in crystals )
上一章讨论了双折射现象。这种双折射现象是由于晶体结构自身的各向异性决定的,称为自然双折射。
当晶体受到应力、电场、磁场等外界作用，其结构发生酸二氢钾)晶体是水溶液培养的一种人工晶体，在 ～m 波长范围内透明度很高,且抗激光破坏阈值很高。它的主要缺点是易潮解。
精选ppt
KDP 晶体是单轴晶体，属四方晶系。属于这一类型的晶体还有 ADP 、KD*P 等，它们同为42m 晶体点群，其外形如图所示，光轴方向为 x3 轴方向。
x2
x1
x3
1) KDP 型晶体的线性电光效应
a = b  c
 =  =  = 900
精选ppt
KDP 型晶体无外加电场时，折射率椭球为旋转椭球，在主轴坐标系中，折射率椭球方程为
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
式中， no，ne 分别为单轴晶体的寻常光和非常光的主折射率。
精选ppt
当晶体外加电场时，折射率椭球发生形变。可得KDP 型晶体的线性电光系数矩阵，由(13)式，其 [Bi]为
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
精选ppt
因此
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
精选ppt
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
再由(l0)式、(9)式可得 KDP 型晶体的感应折射率椭球表示式：
精选ppt
精选ppt
将(l7)式与(14)式比较可见，KDP 型晶体外加电场后,感应折射率椭球方程中出现了交叉项，这说明感应折射率椭球的三个主轴不再与晶轴重合。
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
x1
x2
x3
精选ppt
由(17)式还可以看出，垂直于光轴方向的电场分量所产生的电光效应只与 41 关，平行于光轴方向的电场分量所产生的电光效应只与 63 有关。
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
x1
x2
x3
E2
E3
E1
精选ppt
为了充分地运用晶体的电光效应，外加电场并非沿任意方向加到晶体上，通常不是取垂直于光轴方向,就是取平行于光轴方向。
(1) KDP 型晶体的感应折射率椭球
x1
x2
x3
E
精选ppt
在未加电场时，光沿着 x3 方向传播不发生双折射。当平行于 x3 方向加电场时，感应折射率椭球的表示式为
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
精选ppt
首先应确定感应折射率椭球的形状，也就是找出感应折射率椭球的三个主轴方向及相应的长度。
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
或
精选ppt
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
由(l9)式可以看出，这个方程的 x32 项相对无外加电场时的折射率椭球没有变化，说明感应折射率椭球的一个主轴与原折射率椭球的 x3 轴重合。
精选ppt
假设感应折射率椭球的新主轴方向为 xl、x2、x3,则由 xl、x2、x3 构成的坐标系可由原坐标系(O-x1x2x3 )绕 x3 轴旋转  角得到，相应的坐标变换关系为
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
x1
x1
x2
x2
O


(x1, x2)
(x1, x2)
x3
x3
精选ppt
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
将上式代入(19)式，经过整理可得：
精选ppt
精选ppt
由于 xl、x2、x3 为感应折射率椭球的三个主轴方向,所以上式中的交叉项为零，即应有
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
精选ppt
因为 63、E3 不为零，只能是
所以
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
精选ppt
感应折射率椭球的三个主轴方向为原折射率椭球的三个主轴绕 x3 轴旋转 450 得到,该转角与外加电场的大小无关，但转动方向与电场方向有关。
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
x1
x2
x3
E3
x1
x2
x1
x2
x3
E3
x2
x1
精选ppt
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
若取 ＝450，折射率椭球方程为
精选ppt
或
(2) 外加电场平行于光轴的电光效应
或写成
该方程是双轴晶体折射率椭球的方程式。
精选ppt
KDP 型晶体在外加电场 E3 后,由原来的单轴晶体变成了双轴晶体。其折射率椭球与 x1Ox2 面的交线