КВАНТОВАЯ И ОПТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА.
ОПТИКА ЛАЗЕРОВ.
Методические указания
по выполнению лабораторных работ
Для студентов, обучающихся
По специальностям 200400.62, 222900.62
МОСКВА 2013
Составители: Е.А. Андрущак,
Ю.П. Бородин,
С.С. Копенкин,
А.Д. Орлов
Редактор Е.А. Андрущак
Методические указания к лабораторным работам предназначены для получения практических навыков и представлений в рамках читаемых курсов.
Материал предназначен для студентов дневного отделения и может быть использован для самостоятельной работы при освоении базового курса кафедры.
Печатается по решению редакционно-издательского совета института.
Рецензенты: В.И. Индришенок, В.Ш. Берикашвилли
ã МИРЭА, 2013
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ МОДУЛЯТОРОВ СВЕТА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Целью работы является ознакомление с принципами работы и конструкцией электрооптического модулятора (ЭОМ) на основе поперечного эффекта Поккельса и исследование свойств электрооптических модуляторов света.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
2.1. Рекомендуемая литература:
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.4, Оптика, -М.: Физматлит, 2006.- 792 с.
2. Дмитриев В.Г. и др. Прикладная нелинейная оптика,-М.: Физматлит, 2004.- 512с.
3. Астайкин А.И. и др. Основы оптоэлектроники, -М.: Высшая школа, 2007,- 277с.
2.2. Изучить следующие вопросы:
-электрооптические эффекты в кристаллах;
-преобразование поляризации лазерного излучения в электроуправляемых фазовых пластинах;
-принцип работы фазовых, поляризационных и амплитудных модуляторов на основе электрооптического эффекта в кристаллах;
-методы описания и расчета поляризации лазерного излучения с помощью поляризационных матриц (факультативно).
ОСНОВНОЕ РАБОЧЕЕ ЗАДАНИЕ
Задание 1.Исследование амплитудно-модуляционной характеристики электрооптического модулятора (ЭОМа).
3.1.1. Собрать установку (Рис.3.1.1.) и включить приборы.
 |
Рис. 3.1.1. Блок-схема лабораторной установки.
1-лазер гелий-неоновый; 2-электрооптический модулятор (ЭОМ); 3-поляризатор-анализатор; 4-фотоприемное устройство (ФПУ); 5-блок питания ФПУ; 6-осциллограф; 7-источник постоянного напряжения; 8-обтюратор (прерыватель пучка).
Проверить правильность установки лазера на оптической скамье (ОС), перемещая для этого измерительный экран вдоль ОС, предварительно сняв с ОС все оборудование кроме лазера. Допустимое отклонение луча лазера от центра экрана 1-2 мм на всей длине ОС. При большем отклонении провести юстировку лазера, используя настроечные элементы, имеющиеся на устройстве крепления лазера.
3.1.2 Установить на ОС ФПУ и обтюратор, после чего юстировкой лазера и ФПУ (в отсутствии ЭОМа и поляризатора) добиться полного попадания лазерного луча в апертуру ФПУ, что соответствует максимуму (1,0-1,3В) сигнала (прямоугольные импульсы) на экране осциллографа, при этом малая ручка канала усиления осциллографа должна находиться в крайнем правом положении. Примечание: электроды проводов, идущих от генератора синусоидальных колебаний к делителю, должны быть отсоединены от генератора. Кроме того, кабель, идущий от усилителя низкой частоты, должен быть отсоединен от осциллографа.
3.1.3. Установить поляризатор на оптическую скамью таким образом, чтобы луч проходил примерно через центр поляризатора и, изменяя азимут поляризатора, установить его в такое положение (стрелка поляризатора на нуле градусов), при котором излучение лазера, приходящее на ФПУ, было бы максимальным (стрелка поляризатора на нуле градусов, сигнал на экране осциллографа порядка 0,7-0,9 В).
3.1.4. Установить ЭОМ на оптическую скамью и с помощью его юстировочных винтов добиться свободного прохождения лазерного луча через кристалл ЭОМа (амплитуда прямоугольных импульсов на экране осциллографа – максимальная - порядка 0,1-0,15 В, луч лазера на выходе из ЭОМа – один, яркий), при этом кристалл ЭОМа должен находиться под углом 45 градусов к плоскости поляризации лазерного луча (вертикальной плоскости), а постоянное и переменное напряжение на нем должны быть равны нулю.
3.1.5. Вращением поляроида свести к минимуму лазерный луч на ФПУ (сигнал на экране осциллографа минимальный).
Проверить возможность установления минимума амплитудно-модуляционной характеристики подачей на ЭОМ постоянного напряжения в пределах 0-50В. При необходимости провести дополнительные регулировки, изменяя азимут поляроида.
3.1.6. Снять амплитудно-модуляционную характеристику ЭОМа – зависимость интенсивности излучения (по амплитуде электрического сигнала) от величины постоянного напряжения на модуляторе в пределах от 0 до 299В.
Рекомендуемые градации постоянного напряжения - 20В.
При проведении измерений, плавно меняя постоянное напряжение в зоне минимума и максимума модуляционной характеристики, найти соответствующие им напряжения.
Результаты измерений рекомендуется свести в таблицу, указанную ниже.
| U-,В | |||||||||||||
| I,мВ | |||||||||||||
| U-,В | |||||||||||||
| I,мВ |
3.1.7. Построить график зависимости интенсивности излучения от постоянного напряжения, подаваемого на кристалл ЭОМа. Изучить качественный характер полученной модуляционной характеристики.
3.1.8. Определить полуволновое напряжение электроопти-ческого модулятора.