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.