ВКР (1197942), страница 6
Текст из файла (страница 6)
[73]В другой же рассмотренной статье способ осуществляется следующимобразом: кристалл с высокой электропроводностью помещают в одно из плечинтерферометра Маха-Цендера, держатели (электроды) электрически изолируютот кристалла и прикладывают к ним переменное импульсное напряжение. Припомощифотоприемникарегистрируютизменениеинтенсивностиинтерференционной картины и по измеренному изменению интенсивностиинтерференционной картины рассчитывают электрооптический коэффициент.35Техническим результатом является обеспечение измерения электрооптическогокоэффициента у кристаллов.Известны способы определения электрооптического коэффициента. Сутьпервого способа в измерении изменения оптической интенсивности, вызваннойприложеннымпостояннымэлектрическимполем,котороедействуетнанелегированный фоторефрактивный кристалл при определенном угле наклонаотносительно проходящего оптического луча. Электрооптический коэффициентрассчитывают исходя из изменений оптической интенсивности проходящего луча[74].Наиболее близким является способ, заключающийся в возбуждении кристалламонохроматическимполяризованнымсветомспоследующимрасчетомэлектрооптической константы по измеренному значению сигнала фотоприемникана частоте управляющего напряжения.
При этом к кристаллу прикладываютпеременное управляющее напряжение и выделяют плоскость поляризации,соответствующую максимуму сигнала фотоприемника на частоте управляющегонапряжения. Далее определяют коэффициент модуляции m(T1) при температуреT1 и рассчитывают электрооптический модуль при температуре T1 [75].Техническимрезультатомявляетсяизмерениеэлектрооптическогокоэффициента у кристаллов. Способ осуществляется следующим образом:1. Кристалл помещают в одно из плеч интерферометра Маха-Цендера.2.
Держатели (электроды) изолируют от кристалла.3. К электродам прикладывают переменное импульсное напряжение.4. При помощи фотоприемника регистрируют изменение интенсивностиинтерференционной картины.5.Поизмереннойинтенсивностирассчитываютэлектрооптическийкоэффициент.Способ выделяется тем, что используют импульсное напряжение и электродыизолируют диэлектриком (слюда).Данный способ реализован с помощью установки, схема которой показана нарисунке 4.36Рисунок 4. Схема интерферометра Маха-Цендерагде: 1 - гелий-неоновый лазер (λ=0,6328 мкм);2 - полупрозрачное зеркало;3 - непрозрачное зеркало;4 - полупрозрачное зеркало;5 - непрозрачное зеркало;6 - фотоприемник;7 - осциллограф;8 - генератор импульсов;9 - кристалл с высокой электропроводностью;10 - слюдяные пластины;11 - интерферометр Маха-Цендера.На рисунке 5 представлена эквивалентная электрическая схема кристалла,изоляторов и электродов, подключенных к внешнему электрическому полю,37Рисунок 5.
Электрическая схема кристалла, изоляторов и электродовгде: 1 - емкость изоляции;2 - емкость кристалла;3 - сопротивление кристалла;4 - емкость слюдяной пластины;5 - держатели-электроды; 6 - кристалл.Установка работает следующим образом. Система зеркал 2, 3, 4, 5, из которых3, 4 являются полупрозрачными, образует интерферометр Маха-Цендера. В одноиз плеч интерферометра между зеркалами 2 и 4 устанавливают ячейку с образцом(кристаллом) 9. Луч He-Ne лазера (λ=0,6328 мкм) 1 делится на полупрозрачномзеркале 2, интерференционная картина образуется на полупрозрачном зеркале 5.Образец представляет собой прямоугольный параллелепипед.
Его ориентируюттаким образом, чтобы две грани были перпендикулярны лучу, а к двум другимпротиволежащим граням подведены электроды. Кристалл изолируют отэлектродов 10. На электроды подают импульсный электрический сигнал отисточниканапряжения8.Изменениеинтенсивностиинтерференционнойкартины, связанной с действием переменного электрического поля на кристалл 9,регистрируют фотоприемником 6. Электрический сигнал с фотоприемника 6поступает на вход осциллографа 7.38Прииспользованииимпульсанапряженияпрямоугольнойформынаоптические свойства кристалла оказывает действие только передний и заднийфронт импульса за счет поляризации.Электрическую емкость изоляторов, связанную в первую очередь с толщинойслюдяных пластинок, делают намного больше емкости самого кристалла(Си>>Скр) для того, чтобы пренебречь падением напряжения на изоляторах.Электрооптический коэффициент r рассчитывают по формуле [76]:,(13)где: Δφ - фазовый сдвиг за счет электрооптического эффекта,n - коэффициент преломления кристалла в выделенном направлении z,U - амплитуда напряжения приложенного к кристаллу вдоль оси z,l - длина кристалла вдоль направления лазерного луча (ось x или y),λ - длина волны излучения лазера,d - толщина кристалла (вдоль оси z).Измерив максимальную величину фазового сдвига Δφ, используя известныепараметры кристалла и величину приложенного напряжения, определяютэлектрооптический коэффициент.392.1.3 Измерение электрооптических коэффициентов при помощиконоскопических картинКристалл ниобата лития принадлежит к группе 3m кристаллов.
Для данногокристалла не нулевыми линейными электрооптическими коэффициентамиявляются r22, r13, r33:(14)Из данного выражения видно, что при приложении поля вдоль x 3 происходитизменение длин осей, но при этом главные оси эллипсоида не поворачиваются. Вэтом случае кристалл одноосный. При приложении поля вдоль х 2 изменяетсядлина полуосей эллипса в направлении х1 и х2 и поворот эллипсоида около х1.Если поле прикладывать вдоль х1 вращение главных осей эллипсоида происходитоколо х2 и х3. В последних двух случаях кристалл становится двуосным.Для луча вдоль х3 величина индуцированной задержки равна (2πlE/λ)(n03r22) врадианах при поле приложенным в произвольном направлении в плоскости х1х2,где l (оптический) путь луча в кристалле.
Если θ угол между х 1 и Е, и ψ накоторый поворачиваются главные оси tan(2ψ)=ctg(θ)=E1/E2; ψ=45- θ/2 для случаякогда поле прикладывается вдоль х2 поворот эллипсоида около х1:,(15)где η – угол поворота.Исследования производились при помощи коноскопических картин. Светподавался вдоль х3 и интерференционные картины наблюдались сначала приприложении постоянного поля вдоль х2, затем х3.Сначала коноскопические картины наблюдались при приложении поля вдольх2 и оптическая плоскость была нормальна х1, затем поле прикладываласьобратной полярности и в этом случае оптическая плоскость была нормальна х2.40Аналогичные результаты были получены при приложении поля вдоль х1,главные оси части эллипса нормальны х3, свет пол углом 45o к осям х1 и х2( т.е.оптическая плоскость под углом 45o по отношению х1 и х2).Рисунок 6.
Схема установки для измерения ЭО коэффициентов при помощиконоскопических картинИзмерялся угол Ф, угол между анализатором в нулевом положении иположении при приложении поля, так чтобы гасилось излучение. Таким образом,учитывая что индуцированная задержка Г=2Ф и то что она может быть изразличных экспериментальных условий. При расчетах использовались известныепоказатели преломления no =2,286 и ne =2,2 [77-81].413. Методика эксперимента3.1 Поляризационный методВ данной работе представлены результаты измерений электрооптическихкоэффициентовкристалланиобаталитияконгруэнтногосоставаполяризационным методом.Объектами исследования были выбраны легированные разными примесямикристаллы ниобата лития, которые принадлежат к группе 3m кристаллов. Тензорэлектрооптических коэффициентов имеет следующий вид [3]:0rij000r51r22r22r220r5100r13r13r33000Коэффициент r51 численно равен коэффициенту r22.На рисунке 7 приведена схема экспериментальной установки.Рисунок 7.
Схема экспериментальной установкиВ установке использовались: фотодиод ФД-24К, гелий-неоновый лазер ГН-5 сдлинойволны632,8нм,мультиметрАКТАКОМАМ-1097,генераторвысоковольтного напряжения, кристалл ниобата лития.42Суть метода заключается в возникновении электрооптического эффекта, приприложении внешнего электрического поля к кристаллу.Установка работает следующим образом. Излучение гелий-неонового лазераполяризуется с помощью поляризатора, затем на пути луча ставится анализатор,таким образом, чтобы их оси поляризации были перпендикулярны. Междускрещенными под 90 градусов направлениями пропускания поляризатора ианализатораустанавливаетсякристаллниобаталития,такчтобылучраспространялся вдоль одной из кристаллофизических осей.
А именно, дляопределения коэффициента r22 луч распространяется вдоль оси z, а на граникристалла ниобата лития вдоль оси x и y подавалось постоянное электрическоенапряжение от высоковольтного источника в диапазоне 0-13кВ с шагом в 0,5кВ.Для определения коэффициентов r13 и r33 свет распространялся вдоль осей x и y,напряжение подавалось вдоль оси z. Электрическое напряжение подавалось вдиапазоне 0-3,5кВ с шагом в 0,2кВ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
