铌酸锂晶体结构对电场传感器灵敏度影响分析

铌酸锂晶体光学电场传感器为全介质结构,具有宽带宽、对被测电场干扰小的优点,但其灵敏度较低。因此,分析了晶体几何尺寸对传感器灵敏度的影响机理,得出通过增加沿外加电场方向的晶体尺寸同时减少晶体横截面上沿外加电场垂直方向的晶体尺寸来提高传感器的灵敏度。使用COMSOL仿真分析了铌酸锂晶体不同厚度、宽度、长度对晶体内部电场强度的影响,得出晶体厚度从15 mm减小到3 mm和宽度从3 mm增加到22 mm时,晶体内部电场强度分别提高约5.1倍和12.3倍;晶体长度从15 mm变化到55 mm时,晶体内部的电场强度变化仅约为5%。设计并研制出晶体尺寸分别为3 mm×3 mm×42.2 mm (x×y×z),3 mm×6 mm×42.2 mm (x×y×z),6 mm×6 mm×42.2 mm(x×y×z)的三只铌酸锂晶体电场传感器,并搭建工频电场测试平台,测试得出三只电场传感器的灵敏度分别为0.243 mV/(kV·m^-1)、0.758 mV/(kV·m^-1)、0.150 mV/(kV·m^-1)。当晶体厚度和长度一定且晶体宽度从3 ...     

电光晶体用于快速变焦的设计

在利用晶体的电光效应实现快速变焦时,需要合理地设计电光晶体及电极结构。基于晶体电光效应的基本原理,提出了其设计的基本原则和思路,并通过对一次电光晶体(铌酸锂晶体)和二次电光晶体(钽铌酸钾晶体)内部非均匀电场及其总附加光程的模拟和比较,获得了优化的电光晶体及电极设计结果。在此基础上,开展了电光晶体用于快速变焦设计的性能分析,并讨论了电光晶体长度、外加电压等参数对总附加光程的影响。结果表明:电光晶体的附加光程调制的曲率半径随控制电压增大而减小,在加载电压不变的情况下随晶体厚度的增大而增大。因此,在实际应用中,需要对晶体厚度和加载电压综合进行考虑,以获得最佳的变焦效果。     

铌酸锶钡晶体的铁电及光学性能研究

采用Czochralski方法生长了铌酸锶钡晶体(Sr0.62Ba0.38Nb2O6),研究了其铁电及光学性能.通过测量电滞回线,介电常数随温度的变化,得到晶体自发极化强度为0.294 c/m2,轿顽场为72.4 V/mm,居里温度为74℃,其相变属弥散性铁电相变.由透射光谱得出,晶体吸收边位于375 nm,大于500 nm波段的透过率均在60%以上.由椭偏光谱得出,其no和ne均随着波长增大而减小,波长632.8 nm处的值分别为2.288和2.261.no大于ne,是负单轴晶体.     

基于平衡探测的集成光波导电场传感器研制

为了进一步提高传感系统的灵敏度,在一片铌酸锂晶片上设计双平行非对称马赫-曾德尔干涉仪型光波导结构,并在光波导的周围设计分段电极,实现方向相反的电光调制,为此研制出尺寸为78 mm×14 mm×7.5mm的集成光波导电场传感器.采用LTspice仿真软件设计一种跨阻抗平衡光电探测电路,采用差分法实现对共模噪声的抑制,从而提高电场传感器的灵敏度.实验结果表明,传感系统时域可测电场强度范围为33～3000 V/m,线性动态范围为35 dB,适用于弱电场的时域测量.     

基于电光聚合物缺陷光子晶体的脉冲电场测量技术

针对幅值强、频带宽、持续时间短等脉冲电场测量需求,本文提出一种基于电光聚合物缺陷光子晶体的全介质脉冲电场传感器.在周期性分布的光子晶体中引入电光聚合物作为缺陷层,外界电场的作用下,电光聚合物的折射率发生改变,这将会引起光子晶体的谐振频率偏移,监测谐振频率的变化即可实现被测电场测量.本文通过理论分析与数值模拟光入射角度不同且入射波的偏振状态不同时,光子晶体的结构参数对光子晶体传输光谱特征的影响规律,验证了该传感器的电场敏感特性.仿真结果表明,通过合理设计传感器的结构参数,结合波长-光强解调系统,基于电光聚合物缺陷光子晶体的电场传感器的电场分辨力可以达到约30V/m,最高可测量场强则可达到兆V/m量级.     

一种新型梯度电场控制光开关的原理研究

基于LiNbO3晶体的电光效应,提出一种利用外加梯度电场控制的新型1×2电光开关的设计理论.采用理论计算及有限元数值模拟的方法对晶体的电光偏转效果及其内部梯度电场的分布进行了分析,讨论了外加电场强度、晶体尺寸、电极条数等对光线偏转角度的影响.分析结果表明,外加梯度电场可以在LiNbO3晶体内部形成折射率的梯度变化,造成光线逐步偏转,且外加电场强度越大,电极条数越多,偏转角度越大.对尺寸为2 mm×2 mm×4 mm的LiNbO3晶体施加的外部电场最大值在1 kV/mm的量级时,光线总偏转角可达到2°(340 mrad)左右,有效地实现了1×2光开关的效果.     

电场干扰对光学电压互感器性能的影响

为了研究电场干扰对纵向调制结构光学电压互感器的影响,采用张量分析方法,从电光晶体相对逆介电张量入手,进行了仿真分析和实验验证,并根据光线分离实验结果,设计了光学电场传感器,传感器的幅值误差在2%以内.结果表明,外界干扰电场会导致电光晶体内两传输简正模发生光线分离,使得两束偏振光在检偏器处不能进行有效干涉,进而使得有效输出信号变小;当干扰电压为500V、光斑半径达到0.2mm时,磷酸二氢钾晶体干涉效率引起的误差可以达到0.3%;而当干扰电场强度小于105V/m时,锗酸铋晶体的干涉效率接近于1;干扰电场引起的互感器误差不仅与干扰电场大小有关,还与入射光束半径及传感晶体长度有关;选择具有较大光束半径的光源及减小传感晶体长度可以有效地降低干扰电场的影响.该研究成果将为光学电压互感器的设计提供一定的指导.     

基于铌酸锂晶体电光效应的差频转换效率调制

为了在差频过程中得到较高的转换效率,利用铌酸锂晶体的电光效应来改变晶体的折射率,进而在非线性过程中调整位相失配量来实现差频转换效率的调制,模拟了外加电场对差频转换效率的影响。结果表明,利用铌酸锂晶体的电光效应,可以在任意给定抽运光强的情况下,获得较高的差频转换效率。这一结果对于获得新的中红外光源是非常有益的。     

光纤电场传感器泡克尔斯元件的理论分析与设计

本文介绍一种利用Bi_4Ge_3O_(12)晶体电光效应的光纤电场传感器。这种传感器可以在0—10000V/cm的电场范围内进行安全、可靠和准确的测量。结果表明,它具有良好的温度特性和线性度。本文从Bi_4Ge_3O_(12)晶体在电场作用下的光学特性入手,对泡克尔斯元件的理论与设计作一些分析。     

质子轰击GaP外部电光采样

采用质子轰击 n- Ga P晶体作为外部电光采样材料 ,用倍频移相扫描电光采样技术和反射式光路结构 ,对 ITO共面波导上的微波信号进行了测量 .结果表明 ,用质子轰击的方法可以使n- Ga P样品的电阻增大四个量级 ,接近于半绝缘材料 ,能有效地减小 Ga P晶体内部自由电荷对电场的屏蔽效应 .在 2 .30 GHz微波信号时 ,质子轰击 Ga P外部电光采样测量获得了 40 m V/Hz的电压灵敏度 .     

RbTiOAsO4(RTA)晶体的电光性能

测量了ＲｂＴｉＯＡｓＯ４（ＲＴＡ）晶体的电光系数、介电常数和交流电导率,结果为：电光系数γ１３＝１０．８,γ２３＝１７．３,γ３３＝４０．０,γ５１＝１２．３,γ４２＝１４．６ｐｍ／Ｖ;介电常数ε１１＝ε２２＝１２,ε３３＝２１;交流电导率σｃ＝３．６×１０－８ｓ／ｃｍ。结果表明ＲＴＡ晶体波导调制器的品质因子ｎ７γ２／ε比ＫＴＰ晶体高１５％,但是其交流电导率比ＫＴＰ晶体小了两个数量级。这些性能使ＲＴＡ晶体有希望应用于波导调制器和其它电光器件。     

Spatial Light Modulator with BSO Crystal and Its Application in Holography

ＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒｗｉｔｈＢＳＯＣｒｙｓｔａｌａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＨｏｌｏｇｒａｐｈｙ①ＷＡＮＧＷｅｎｓｈｅｎｇ（ＣｈａｎｇｃｈｕｎＣｏｌｅｇｅｏｆＯｐｔｉｃｓａｎｄＦｉｎｅＭｅｃｈａｎｉｃｓ，Ｃｈａｎｇｃｈ...     

低阈值极化电压玻璃光波导的电光效应研究

采用热极化技术对掺锗玻璃条形光波导进行极化,并通过光纤连接(单模)的Mach Ze-hnder Interferometer系统测量波导内诱导出的电光效应,系统地研究大气环境下热极化条件(极化温度、极化时间、极化电压)对电光效应的影响。实验结果表明:在最佳极化条件下(406℃、20 min、-2.4 kV),波导内的电光系数为(rTM=0.059±0.001 pm/V,rTE=0.053±0.001 pm/V),且光波导结构中还存在一个较低的极化阈值电压(100 V);实验还发现采用负极化诱导方式产生的电光系数较正极化提高15%左右。     

电场和温度对铁电薄膜开关特性的影响

本文运用KA模型研究了铁电薄膜的电畴反转特性与外电场强度以及温度的关系，结果表明，开关电流随电场强度增大而增大，在居里点附近随温度上升而下降，远低于居里点时随温度上升而增大。开关时间随电场强度和温度提高而缩短。     

Electrooptic coefficient measurements in LiTaO3 andLiNbO3 waveguides

The magnitudes of linear electrooptic coefficients r₁₃ and r₃₃ in Zn:LiTaO₃ repoled channel waveguides are reported. The measurements were made at 0.633-μm wavelength using a Fabry-Perot interferometer. The waveguides were produced by diffusion from the vapor phase at a temperature above the Curie temperature. For full recovery of the Pockels effect, an electric field of 200 V/cm is needed during repoling. The measured values of r₁₃ and r₃₃ at 32-MHz modulation frequency are 7.2 and 30.3 pm/V, respectively. The difference between unclamped and clamped coefficients is comparable to that from bulk crystals. Measurements were also made on Ti:LiNbO₃ waveguides that did not require repoling, and good agreement with bulk crystal values was obtained     

基于准相匹配线性电光效应的激光偏振态操控

基于周期性极化铌酸锂(PPLN)晶体的准相位匹配线性电光效应,利用邦加球理论,晶体在不同占空比和温度下,探索了输出激光偏振态随外加电场的演变规律。研究结果发现,激光偏振的演变对外加电场E0、晶体占空比D和温度T0非常敏感; 若T0=273K, D=0.25、0.5和0.75,随着E0的增加,输出偏振态成周期性演变; 当D为0.75,且T0为263K、293K和313K时,输出偏振态的演变表现为无规则性。合理选择一定的外加电场、占空比和温度,可以实现任意偏振光。这些结果有助于PPLN偏振控制器的优化设计。     

PMMN-PZT四元系压电陶瓷材料的研究

研究了铌镁酸铅铌锰酸铅锆钛酸铅(PMMN-PZT)四元系统压电陶瓷材料的配方、工艺条件及对各项性能指标的影响。在相界附近研究了四种不同配方的PMMN-PZT压电陶瓷,通过SEM观察、性能测试、居里温度表征等手段,确定了较佳的配方组成、材料的烧结温度及极化制度。研究表明:所得PMMN-PZT压电陶瓷的较佳组成为0.06Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-0.06Pb(Mn1/3Nb2/3)O3-0.44PbZrO3-0.44PbTiO3+0.2%质量分数的CeO2,适宜的烧结温度为1200,极化电场为3000V/mm,极化温度为150。所制备的压电陶瓷的相对介电常数33T/0为1100;介质损耗tg为0.004;压电常数d33为290?0-12C/N,g33为28.0?0-3Vm/N;机电耦合系数kP为0.55;机械品质因数Qm为1200。     

Direct interferometric measurements of quantum-confined Stark effect in InAs/GaAs short period strained-layer superlattice MQWs

The electrorefraction within and below the band edge of multiple (50) InAs/GaAs short period strained-layer superlattice quantum wells has been measured. An index change of 4*10/sup -3/ was measured near the excitonic resonance with an applied electric field of 27 kV/cm, corresponding to a quadratic electro-optic coefficient of -3*10/sup -13/ cm/sup 2//V/sup 2/. These results agree with predictions from the Kramers-Kronig relations based on measurements of electroabsorption.<>