简单反射法测量聚合物薄膜线性电光系数的研究

简单反射法是电光聚合物薄膜研究中测量线性电光系数(Pockels系数)的一种简单而常采用的方法,但文献中关于在调制电场作用下s光和p光光程差和位相差改变的计算有不尽完善之处,线性电光系数的表达结果也不尽相同.在充分考虑各种因素的情况下,对该方法给出了合理的理论处理,得出了简单反射法更为严格的线性电光系数表达式.并测量对比了几种聚合物线性电光系数的结果.讨论了简单反射法测量聚合物薄膜线性电光系数的局限性.     

电光调制中半波电压测量方法的研究

半波电压是表征电光调制时电压对相位差影响大小的一个非常重要的物理量.以铌酸锂(LiNbO3)晶体的横向电光调制为例,具体分析了半波电压的物理意义,讨论了输出光强与外加电压的关系,介绍了3种测量方法(光通信模拟法、极值测量法、倍频调制法)的测量原理和操作过程,对3种方法的测量结果进行对比讨论,并且提出了两种改进线性调制的方法.最后介绍了电光开关的一种应用.     

用白炽灯作光源测量普朗克常量--第36届国际奥林匹克物理竞赛实验题分析

介绍了第36届国际奥林匹克物理竞赛“用白炽灯测量普朗克常量”实验,该题利用白炽灯作为辐射源并配合波长滤波器、减光板以及光敏电阻等装置,测量普朗克常量.文章对该实验进行了分析并给出解答.     

SiO2脊形条波导热极化引起的电光效应

通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO2脊形条波导结构进行了优化,在此基础上利用微电子工艺制作了SiO2脊形波导Mach-Zehnder 型电光调制器,并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应,二次电光系数由热极化前的1.56×10-22(m/V)2提高到热极化后的8.50×10-22(m/V)2,极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数,对热极化的物理机理进行了理论分析.     

基于KH56O修饰的有机/无机杂化材料电光波导制备

利用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂KH560修饰的有机/无机杂化电光材料,分析了KH560的水解缩合的反应机理.对制备好的电光薄膜进行了表面形貌、折射率和电光特性的表征,并用反射法测量得出了该材料的电光系数为3.5pm/V.针对这种材料柔韧的特性,设计了上加载条形电光波导,并利用Opti-BPM软件模拟了二维和三维光场....     

基于KH560修饰的有机/无机杂化材料电光波导制备

利用溶胶-凝胶法制备了硅烷偶联剂KH560修饰的有机/无机杂化电光材料,分析了KH560的水解缩合的反应机理.对制备好的电光薄膜进行了表面形貌、折射率和电光特性的表征,并用反射法测量得出了该材料的电光系数为3.5pm/V.针对这种材料柔韧的特性,设计了上加载条形电光波导,并利用Opti-BPM软件模拟了二维和三维光场.摸索了其制备的加工工艺,制备了该结构的光波导,最后得到了这种波导的近场输出.     

SiO2脊形条波导热极化引起的电光效应

通过理论模拟对具有上覆盖层的SiO₂脊形条波导结构进行了优化，在此基础上利用微电子工艺制作了SiO₂脊形波导Mach-Zehnder型电光调制器，并进行热极化引起的电光和非线性效应的研究.热极化过程大幅增强了样品的电光及非线性效应，二次电光系数由热极化前的1.56×10^-22(m/V)²提高到热极化后的8.50×10^-22(m/V)²，极化后得到了0.093pm/V的线性电光系数，对热极化的物理机理进行了理论分析. 关键词： 电光调制器 2光波导')" href="#">SiO₂光波导 电光效应 热极化     

基于双音外差的电光相位调制器半波电压自校准测量方法

电光相位调制器是光纤通信系统、微波光子系统和相干光通信系统中的关键器件之一. 作为器件本征参数, 电光相位调制器的半波电压通常利用光谱方法和电谱方法进行测量. 光谱方法受到光源线宽和光谱仪分辨率限制, 测量的分辨率较低; 电谱方法则需要光电检测之前将相位调制转换成强度调制, 电谱方法的主要困难在于需要对探测器的不平坦响应进行额外校准. 提出了利用双音外差实现电光相位调制器半波电压自校准测量新方法, 该方法利用双音电光相位调制的边带与移频光载波的外差拍频, 对外差拍频信号进行频谱分析, 获得电光相位调制器的半波电压; 通过设定双音调制信号的频率关系, 克服了探测器光电转换中的不平坦频率响应, 实现了自校准测量. 该方法可扩展探测器和频谱仪的测试频率两倍以上, 节省至少一半的带宽需求. 与光谱测量方法相比, 该方法测试分辨率大幅提高且避免了光源线宽的影响; 与传统电域测量方法相比, 该方法无须额外校准, 无驱动功率和工作波长限制, 且对测试仪器带宽需求降低一半以上. 实验证实了所提方法获得的电光相位调制器半波电压的测量结果与光谱分析法获得的结果一致, 且大幅度地提高了测量范围和分辨率. 该方法提供了非常简单的电光相位调制器微波特性化分析方法, 对其他光电子器件分析也提供了参考.     

电光调制通信的频谱测量

晶体电光调制的物理基础是电光效应.通常在测量半波电压的基础上,进而观测线性区音频调制信号的通信特性.尽管线性区域具有实际应用价值,但是非线性区的谐波调制频谱分析丰富了实验教学内容.通过对通用教学装置技术改进,结合使用锁相放大技术,实现了直流光电流、谐波调制通信的基频和倍频信号随偏压变化的全区域同步测量.实验结果直观准确地显示了电光效应半波电压和调制通信的最佳偏置电压.由此可见,层次化测量技术配置不仅拓展实验教学方法,也将使同一实验项目针对不同学习对象可以具有个性化的教学定位和教学内容.     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发展, 高能量正负电子对撞机, X射线自由电子激光器, 先进的同步光源等, 都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团. 于是, 亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术, 电子束长度的监测是其中的一部分. 电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点, 具有较好的应用前景. 本文介绍该方法的原理, 通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系, 做系统误差分析, 对实际实验有指导意义.     

电光采样(EOS)法测量超短电子束束团长度中的模拟计算与误差分析

随着高能物理的发?高能量正负电子对撞机,射线自由电子激光器,先进的同步光源等,都需要产生高流强超短脉冲的相对论电子束团.于是,亚皮秒电子束束团诊断成为加速器物理新发展的关键技术,电子束长度的监测是其中的一部分.电光采样(EOS)法测量超短电子束团长度有非侵入、非破坏、实时测量的特点,具有较好的应用前景.本文介绍该方法的原理,通过模拟计算分析电子束束团与探测光间距、电子束电场与电光晶体晶轴夹角、探测光偏振方向与电光晶体晶轴夹角等实验参数与束团长度测量的关系,做系统误差分析,对实际实验有指导意义.     

硅材料的场致线性电光效应

从经典的极化理论出发,分析了直流电场、低频调制电场和光波电场共同存在时硅材料折射率的变化,从理论上揭示了场致线性电光效应的物理实质.以近本征硅材料为样品,采用金属-绝缘体-半导体样品结构,搭建了由塞纳蒙(Senarmont)补偿器改进成的横向电光调制系统.在硅材料空间电荷区内观测到显著的线性电光调制效应,系统的半波电压小于170 V,从实验上直接证实了硅材料中内建电场诱导的场致线性电光效应的存在.此外还观测到由克尔效应引起的二次电光凋制信号.以及由场致光整流效应引起的、随线偏振光的方位角的二倍余弦变化的电信号.实验结果与经典极化理论的预期完全一致,也间接证实了硅材料中场致线性电光效应的存在.     

用于电视显示的胆甾相─向列相相转变电光效应的研究

液晶用于电视的研究,意义是显而易见的.若能解决,对电视工业将是一个很大的冲击,就象液晶用于全电子手表工业那样或更甚.当前在显示方面常用的液晶电光效应主要有两种,即动态散射效应和扭曲效应,它们的响应速度(上升时间>几毫秒,下降时间有上百毫秒)均不能满足电视要求. 另外还有一种液晶电光效应,即相转变效应[1],已被人们所重视,最近几年对这种电光效应的研究逐渐增多起来了.但对其弛豫时间其说不一.如1972年Jakeman[2]等人对电感应的胆甾相—向列相相转变电光效应(以下简称Ch—N相变效应)进行了研究,得到了几十微秒的响应时间,并给出理…     

TN型液晶电光调制实验研究

根据TN型液晶的工作原理和光学特性,提出了一种方波电压信号驱动的液晶电光调制实验方法,在此基础上,利用液晶电光效应实验仪,测量了扭曲向列相型液晶在不同频率、不同波形电压激励下的电光曲线和阈值电压,分析了激励电压频率、波形对电光曲线的阈值电压和陡度的影响.对加载于TN型液晶上的3 000 Hz方波实现了正弦波幅度调制,并分析了电光调制结果.此种电光调制方法可用于液晶材料对电信号响应特性的直观显示.     

反相电极聚合物定向耦合电光开关的优化设计

为了消除单节电极定向耦合电光开关的工艺误差对器件性能的不良影响,应用耦合模理论、电光调制理论、保角变换及镜像法,优化设计了一种两节交替反相电极聚合物定向耦合电光开关.模拟结果表明,该器件具有良好的开关性能:在1 550 nm的工作波长下,器件耦合区的长度为4 753.5 μm,交叉态电压为1.22 V,直通态电压为2.65 V,插入损耗小于2.21 dB,串扰小于-30 dB.通过微调状态电压,可以很容易地消除工艺误差对器件性能产生的不良影响.本文方法的设计结果与光束传播法的仿真结果符合得很好.     

M-Z型极化DANS聚合物电光波导强度调制器研究

研究了Mach-Zehnder型极化聚合物电光波导强度调制器的制备工艺.器件采用DANS (4-dimethylamino-4′nitro-stlibene)聚合物为电光波导材料,由电光波导层、上下介质缓冲层、上下金属电极层构成五层波导结构.对五层光波导各层之间的光学、化学以及微加工工艺的相互兼容性进行了深入研究.采用紫外光漂白方法制备出侧壁光滑的条波导,采用钨丝电晕极化方法对DANS聚合物波导进行有效极化,使其具有电光特性.通过优化器件制备工艺,研制出工作波长为1300 nm的M-Z型电光波导强度调制器原型器件.实验测得器件半波电压约为10 V,调制带宽约为1 GHz.     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节;偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

一次曝光法制备二维电调谐聚合物液晶光栅

采用四光束一次曝光法制备了二维电调谐聚合物分散液晶光栅,实验表明该方法制备的二维光栅具有非常好的电光特性,其衍射图样为空间点阵且衍射效率可以通过电场进行调节|偏光显微镜和原子力显微镜表明光栅中的液晶和聚合物在二维空间上呈周期性分布.同时利用二维衍射模型对二维光栅的电光特性进行了理论模拟,得到理论模拟的结果与实验结果相吻合.     

基于Wheeler's Conforming Mapping扩展变换法的聚合物电光调制器特性研究

基于Wheeler变换模型,提出了一种分析多层介质微波特征参数的方法--Wheeler's Conforming Mapping扩展变换法,并利用该方法得到了微波特征参数与各层介质参数之间的表达式,在此基础上分析了微带电极的微波特性参数. 与准静态有限元法(QS-FEM)相比,Wheeler's Conforming Mapping扩展变换法不仅计算准确而且具有更高的计算效率. 将该方法应用于聚合物电光调制器的特性研究,对传统模型进行改进,通过添加补偿层来调整微波等效折射率和特征阻抗,改善微波与光波有效折射率的失配度,在理论上实现了聚合物电光调制器的速率和阻抗的同时匹配. 关键词： Wheeler扩展变换法 微带电极 特征参数 等效介电常数     

光纤马赫-曾德尔干涉法测量极化聚合物的电光系数

报道了用光纤马赫曾德尔干涉法测量极化聚合物电光系数的方法和原理。该方法不仅可以测量聚合物薄膜的电光系数而且可以测量聚合物波导的电光系数,并且该方法可以同时测量聚合物的电光系数张量元r13和r33。该方法最突出的优点是不必在聚合物薄膜的表面制备第二个电极,因此尤其适合于在电光聚合物试制阶段测试聚合物的电光系数。干涉仪的输出被反馈到参考臂中控制相位偏置点的压电陶瓷,从而实现对干涉仪相位偏置点的闭环控制,因此降低了对环境稳定性的要求并且提高了测量精度。实际测试了极化聚合物薄膜PMMA-DR1的电光系数张量,其测量值r13=8.3 pm/V,r33=25.7 pm/V。