光电信息技术实验一一研究创新实验 100 50 图了透过率与电压的关系曲线 3.调节LN晶体的感应主轴x和y与P和A的偏振方向成45°夹角。调节方法可参考如下步骤：首先 在品体上加上直流电压（约50V),然后使P和A向同一方向转过同样的角度，直到通过A的光强为最小 时为止，记下此时P和A度盘上的角度值。这时外加电压的变化不能改变透过A的光强。这样P和A的 方向与x和y轴平行。然后当需要测量半波电压时，就使P和A向同一方向转过45°，这样就调节完了。 4.将4波片加入光路，在P和A的方向与X·和Y‘轴平行的状态下，当晶体上不加电压时，旋 转4波片，使透过4的光强最小，此时波片的光轴与P平行或者成90。记下此时波片刻度盘上的角度 值· 5.当需要将调制器的工作点放在如图3中的B点处，就将/4波片旋转45°. 四、实验内容 1.测LN品体的半波电压。 杭州电子科技大学理学院物理实教学示中心光电息技实验
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 15 3．调节 LN 晶体的感应主轴 x′和 y′与 P 和 A 的偏振方向成 45º 夹角。调节方法可参考如下步骤：首先 在晶体上加上直流电压（约 50V），然后使 P 和 A 向同一方向转过同样的角度，直到通过 A 的光强为最小 时为止，记下此时 P 和 A 度盘上的角度值。这时外加电压的变化不能改变透过 A 的光强。这样 P 和 A 的 方向与 x′和 y′轴平行。然后当需要测量半波电压时，就使 P 和 A 向同一方向转过 45º，这样就调节完了。 4．将 λ/4 波片加入光路，在 P 和 A 的方向与 Xˊ和 Yˊ轴平行的状态下，当晶体上不加电压时，旋 转 λ/4 波片，使透过 A 的光强最小，此时波片的光轴与 P 平行或者成 90º。记下此时波片刻度盘上的角度 值。 5．当需要将调制器的工作点放在如图 3 中的 B 点处，就将 λ/4 波片旋转 45º。 四、实验内容 1.测 LN 晶体的半波电压
光电信息技术实验一一研究创新实验 4) 品体电光数应仪 源开卷 8888 0000 0000 文流电压（的 直流电压（ 绸制信输出 ●● 和调调喻出 西安交通大学研制西安超儿公司生产 电光效应仪面板图 (1)在光路调好的前提下，将光电探测器接于④一光电输入端， 开关指向光功率。 (2)将LW接于②一输出端。 (3)打开电源开关①，则②③④ W作。V类强 数显表亮。 (4)调节直流电压从0伏到约票 300V,每步间隔10V,记录 每步光功率I,显示)及V(直 流电压)数据。根据此组数 据画出LN晶体I。一V曲线图 由图确定LW晶体的半波电 压。 2.观察电光调制器的工作性质。 (1)将②一→输出端直流电压调为零，再将LN接于③一→输出端。 (2)将示波器连接于④一监测端，开关指向调解。 ()将4波片加入光路，调节交变电压，在示波器上观察被交变电压调制的光强波形，看一看 在什么情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么？ (④)调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图3中的B点和0点处，在不同工作点上观察 输出光强的波形。看看会发生什么现象？ 3.语音信号传递 (1)将③一→输出端交流电压调为零，再将W接于⑤→输出端。 (②)将示波器连接于④一监测端，同时将开关置“解调、喇叭“位置 州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验室
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 16 （1） 在光路调好的前提下，将光电探测器接于④→光电输入端, 开关指向光功率。 （2） 将 LN 接于②→输出端。 （3） 打开电源开关①，则②③④ 数显表亮。 →输出端。 变电压调制的光强波形，看一看 3 中的 B 点和 O 点处，在不同工作点上观察 强的波形。看看会发生什么现象？ （4） 调节直流电压从 0 伏到约 300V，每步间隔 10V，记录 每步光功率Io显示）及V（直 流电压）数据。根据此组数 据画出LN晶体Io—V曲线图， 由图确定LN晶体的半波电 压。 2.观察电光调制器的工作性质。 (1) 将②→输出端直流电压调为零，再将 LN 接于③ (2) 将示波器连接于④→监测端，开关指向调解。 (3) 将 λ/4 波片加入光路，调节交变电压，在示波器上观察被交 在什么情况下会发生畸变，畸变波形的特点是什么？ (4) 调节交变电压至一合适值，分别将工作点调到图 输出光 3.语音信号传递 (1) 将③→输出端交流电压调为零，再将 LN 接于⑤→输出端。 (2) 将示波器连接于④→监测端，同时将开关置“解调、喇叭”位置
光电信息技术实验一一研究创新实验 (3)调制信号⑤一→信号源开关置“内”位置，就可在示波器上看到语音信号的波形，同时听到语音 信号 (4)将⑤→信号源开关置“外“位置，从⑤一外接信号端输入自备的音频信号（收音机或录音机信 号)。就可在示波器上看到音频信号的波形，同时听到自备的音频信号。 五、注意事项 1.开机、关机前及更换LN晶体所加电压时，均应将②和③中的电压调节旋纽逆时针旋到底 使②和③的数显表指示为零，避兔触电。 2.连接晶体的电缆线两夹头不允许短接，避免造成仪器短路。 3.220V,50出业电源应稳定，如果有较大的波动，需配置交流稳压器及房间内不能有强空气对流， 否则会引起氢氖激光器输出功率的波动，对测量半波电压不利。 州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验家
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 17 (3) 调制信号⑤→信号源开关置“内”位置, 就可在示波器上看到语音信号的波形，同时听到语音 音机或录音机信 ）。就可在示波器上看到音频信号的波形，同时听到自备的音频信号。 均应将②和③中的电压调节旋纽逆时针旋到底， 3. 房间内不能有强空气对流， 否则会引起氦氖激光器输出功率的波动，对测量半波电压不利。 信号。 (4) 将⑤→信号源开关置“外”位置，从⑤→外接信号端输入自备的音频信号（收 号 五、注意事项 1. 开机、关机前及更换 LN 晶体所加电压时， 使②和③的数显表指示为零，避免触电。 2. 连接晶体的电缆线两夹头不允许短接，避免造成仪器短路。 220V,50Hz 电源应稳定，如果有较大的波动，需配置交流稳压器及
光电信息技术实验一一研究创新实验 实验九 声光效应研究实验 声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相 互作用的结果。早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。60年代激光器的问世为声光现象的研 究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的颜率、方向 和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光 器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有者重要的应用。 S02000声光效应实验仪采用了中心频率高达100Mz的声光器件、100M的功率信号源和分辨率达 11μm的C©D光强分布测量仪，因此物理现象特别显著，仪器体积小巧，测量结果精确，适合各校实验室 用于普通物理、近代物理和演示实验。 1硬件组成 套 的 02000声光效应实验仪配有：已安装在转角平台上的100M2声光器件、半导体激光器 10OMz功率信号源、LM601CCD光强分布测量仪及光具座。每个器件都带有10的立杆，可以安插在通 用光具座上。在终端，如果用示波器进行实验，则构成了示波器型S02000:如果用计算机进行实验，则 构成了微机型S02000(微机型S02000还需配备USB100数据采集盒及工作软件)。 (1)声光器件（声速V=3632m/s.介质折射率n=2.386) 声光器件的结构示意图如图1所示。它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。 流 吸声材料 ·声光2器 声光介质 一转角平台 光波前进方 一压电换能器 图1：声光器件的结构 图2：转角平台 本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超 声波以建立超声行波。将介质的端面磨成斜面或成牛角状，也可达到吸声的作用。压电换能器又称超 声发生器，由妮酸锂品体或其它压电材料制成。它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建 立起超声场。压电换能器既是一个机械振动系统，又是一个与功率信号源相联系的电振动系统，或者 说是功率信号源的负载。为了获得最佳的电声能量转换效率，换能器的阻抗与信号源内阻应当匹配。 声光器件有一个衍射效率最大的工作频率，此频率称为声光器件的中心频率，记为。对于其它频率 的超声波，其衍射效率将降低。规定衍射效率（或衍射光的相对光强）下降3b(即衍射效率降到最 大值的1/√)时两频率间的间隔为声光器件的带宽。 声光器件安装在一个透明塑料盒内，置于转角平台上，见图2。盒上有一插座，用于和功率信号 源的声光插座相连。透明塑料盒两端各开一个小孔，激光分别从这两个孔射入和射出声光器件，不用 时用贴纸封住以保护声光器件。旋转转角平台的旋转手轮可以转动转角平台，从而改变激光射入声光 器件的角度。 杭州电子科技大学理学院物理实验教学示范中心光电信息技术实验室
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 18 实验九 声光效应研究实验 声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相 互作用的结果。早在本世纪 30 年代就开始了声光衍射的实验研究。60 年代激光器的问世为声光现象的研 究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向 和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光 器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。 SO2000 声光效应实验仪采用了中心频率高达 100MHz 的声光器件、100MHz 的功率信号源和分辨率达 11μm 的 CCD 光强分布测量仪，因此物理现象特别显著，仪器体积小巧，测量结果精确，适合各校实验室 用于普通物理、近代物理和演示实验。 1 硬件组成 一套完整的 SO2000 声光效应实验仪配有：已安装在转角平台上的 100MHz 声光器件、半导体激光器、 100MHz 功率信号源、LM601 CCD 光强分布测量仪及光具座。每个器件都带有 ø10 的立杆，可以安插在通 用光具座上。在终端，如果用示波器进行实验，则构成了示波器型 SO2000；如果用计算机进行实验，则 构成了微机型 SO2000（微机型 SO2000 还需配备 USB100 数据采集盒及工作软件）。 （1）声光器件(声速 V = 3632m/s,介质折射率 n = 2.386) 声光器件的结构示意图如图 1 所示。它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。 转角平台 旋转手轮 转角平台 吸声材料 声光器 声光介质 压电换能器 光波前进方 声 波 前 进 方 向 图 1：声光器件的结构 图 2：转角平台 本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超 声波以建立超声行波。将介质的端面磨成斜面或成牛角状，也可达到吸声的作用。压电换能器又称超 声发生器，由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建 立起超声场。压电换能器既是一个机械振动系统，又是一个与功率信号源相联系的电振动系统，或者 说是功率信号源的负载。为了获得最佳的电声能量转换效率，换能器的阻抗与信号源内阻应当匹配。 声光器件有一个衍射效率最大的工作频率，此频率称为声光器件的中心频率，记为 。对于其它频率 的超声波，其衍射效率将降低。规定衍射效率（或衍射光的相对光强）下降 3db（即衍射效率降到最 大值的 1/ cf 2 ）时两频率间的间隔为声光器件的带宽。 声光器件安装在一个透明塑料盒内，置于转角平台上，见图 2。盒上有一插座，用于和功率信号 源的声光插座相连。透明塑料盒两端各开一个小孔，激光分别从这两个孔射入和射出声光器件，不用 时用贴纸封住以保护声光器件。旋转转角平台的旋转手轮可以转动转角平台，从而改变激光射入声光 器件的角度
光电信息技术实验一一研究创新实验 (2)功率信号源 SO2000功率信号源专为声光效应实验配套，输出频率范围为80-120MHz,最大输出功率1W。面板上 的各输入/输出信号和表头含义如下：等幅/调幅：做基本的声光衍射实验时，要打在“等幅”位置，否则 信号源无输出：做模拟通信实验时，要打在“调幅”位置。调制：输入信号插座。等幅/调幅开关处于“调 幅”位置时，此位置接上“模拟通信发送器”，从“调制”端口输入一个TL电平的数字信号，就可以对声 功率进行幅度调制，频率范围0-20KH2。调制波的解调可用光电池加放大电路组成的“光电池盒”来实现。 具体方法是，移去CCD光强分布测量仪，安置上“光电池盒”，“光电池盒”再与“模拟通信接收器”相连， 将1级衍射光对准“光电池盒”上的小孔，适当调节半导体激光器的功率，就可以用喇叭或示波器还原调 制波的信号，进行模拟通信实验。模拟通信收发器的介绍见下文。 声光：输出信号插座。用于连接声光器件，将功率信号源的电信号传入声光器件，经压电换能器转换为声 波后注入声光介质。 测频：输出信号插座。接频率计，用于测量功率信号源输出信号的频率。 频率旋钮：用于改变功率信号源的输出信号的频率，可调范围80-120MH2。逆时针到底是8OMz,顺时 针到底是120MHz。 功率旋钮：用于调节功率信号源的输出功率，逆时针减小，顺时针变大。面板上的毫安表读数作功率指示 用，读数值×10约等于功率毫瓦数。*使用时，为保证声光器件的安全，不要长时间处于功率最大位 (3)CCD光强分布测量仪：其核心是线阵CCD器件。CCD器件是一种可以电扫描的光电二极管列阵 有面阵（二维）和线阵（一维）之分。LM601/501CCD光强仪所用的是线阵 CCD器件，性能参数如下表。LM601/501CCD光强仪机壳尺寸为150mm× 100mm×50mm,CCD器件的光敏面至光强仪前面板 距离为4.5mm 州电子科大学理学物理实验教学示中心光电临技术实
光电信息技术实验――研究创新实验 杭州电子科技大学理学院 物理实验教学示范中心 光电信息技术实验室 19 （2）功率信号源 SO2000 功率信号源专为声光效应实验配套，输出频率范围为 80~120MHz,最大输出功率 1W。面板上 的各输入/输出信号和表头含义如下：等幅/调幅：做基本的声光衍射实验时，要打在“等幅”位置，否则 信号源无输出；做模拟通信实验时，要打在“调幅”位置。调制：输入信号插座。等幅/调幅开关处于“调 幅”位置时，此位置接上“模拟通信发送器”，从“调制”端口输入一个TTL电平的数字信号，就可以对声 功率进行幅度调制,频率范围 0~20KHz。调制波的解调可用光电池加放大电路组成的“光电池盒”来实现。 具体方法是，移去CCD光强分布测量仪，安置上“光电池盒”，“光电池盒”再与“模拟通信接收器”相连。 将 1 级衍射光对准“光电池盒”上的小孔，适当调节半导体激光器的功率，就可以用喇叭或示波器还原调 制波的信号，进行模拟通信实验。模拟通信收发器的介绍见下文。 声光：输出信号插座。用于连接声光器件，将功率信号源的电信号传入声光器件，经压电换能器转换为声 波后注入声光介质。 测频：输出信号插座。接频率计，用于测量功率信号源输出信号的频率。 频率旋钮：用于改变功率信号源的输出信号的频率，可调范围 80~120MHz。逆时针到底是 80MHz，顺时 针到底是 120MHz。 功率旋钮：用于调节功率信号源的输出功率，逆时针减小，顺时针变大。面板上的毫安表读数作功率指示 用，读数值×10 约等于功率毫瓦数。*使用时，为保证声光器件的安全，不要长时间处于功率最大位 置！ （3）CCD 光强分布测量仪：其核心是线阵 CCD 器件。CCD 器件是一种可以电扫描的光电二极管列阵， 有面阵（二维）和线阵（一维）之分。LM601/501 CCD 光强仪所用的是线阵 CCD 器件，性能参数如下表。LM601/501 CCD 光强仪机壳尺寸为 150mm× 100mm×50mm，CCD 器件的光敏面至光强仪前面板 距离为 4.5mm