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電-光效應效應定義播報
電光效應原理圖
電光效應是指在電場的作用下，晶體的介電常數(shù)，即其折射率發(fā)生改變的效應。[1]
假定極化硬度P與所加電場有線性關(guān)系，但這是一級近似。事實上電場與材料的介電常量，對于光頻場，也就是材料折射率n，有此關(guān)系：n=n0+aE0+bE02+···。式中：n0是沒有加電場E0時介質(zhì)的折射率；a、b是常數(shù)。這些因為外加電場所造成的材料折射率的變化效應，稱為電光效應（-）。方程左邊第二項aE0與n為線性關(guān)系，稱為線性電光效應或稱普克爾斯（）效應；第三項為二次電光效應，俗稱克爾（Kerr）電光效應。[2]
一次電光效應：沒有對稱中心的晶體，如水晶、鈦酸鋇等，外加電場與n的關(guān)系具有一次電光效應。該是具有球體的（光各向同性）折射率體。對于電光陶瓷，因為電場誘發(fā)的雙折射的折射率差為：△n=
n3rcE。式中rc為電光陶瓷的電光系數(shù)；n為折射率；E為所加電場。[2]
二次電光效應：對于光各向同性的材料，在加北外加電場后，因為二次電光效應誘發(fā)的雙折射的折射率差為：△n=ne-n0=ΚλE2。式中k為電光克爾常數(shù)；λ為人射光真空波長；E為外加電場硬度。具有明顯克爾效應的透明介質(zhì)通常為液體，如甲基苯（）、硝基苯酚（）等。這種各向同性的液體的分子卻是各向異性的，在足夠強的電場作用下，分子作有序排列，使得整體呈現(xiàn)各向異性，光軸與電場方向一致。
介質(zhì)因電場作用造成變化的現(xiàn)象稱為電光效應。折射率和電場的關(guān)系可表示為：n=n0+aE+bE2+……式中n0是E=0時折射率，a和b是常數(shù)，其中電場一次項造成的變化稱為線性電光效應，由于1893年發(fā)覺，故亦稱為效應，通常發(fā)生于無對稱中心晶體中。[3]
電-光效應研究導論播報
電-光效應(3張)
由電場的二次項造成的變化稱為二次電光效應，由克爾（Kerr）在1875年發(fā)覺，俗稱克爾效應，在無對稱中心晶體中，一次效應比二次效應明顯得多，所以一般討論線性效應。[3]
1893年普克爾斯（）發(fā)覺，有些晶體，非常是壓電晶體，在加了外電場后，也能改變它們的各向異性性質(zhì)，人們稱此種電光效應為普克爾斯效應。電光效應在工程技術(shù)和科學研究中有許多重要應用，它有很短的響應時間（可以跟上頻度為10Hz的電場變化），因而被廣泛用于高速攝影中的快門，光速檢測中的光束混頻器等。因為激光的出現(xiàn)，電光效應的應用和研究得到了迅速發(fā)展，如激光通訊、激光檢測、激光數(shù)據(jù)處理等。
電-光效應效應特點播報
實驗裝置
個別晶體，非常是壓電晶體，在外加電場的作用下，改變了原來各向異性的性質(zhì)（如沿原來光軸的方向形成了附加的雙折射效應），這些電光效應稱為普克耳斯效應。普克爾斯效應與克爾效應相比，有以下特性：
a）具有泡克耳斯效應的透明介質(zhì)通常為晶體；
b）普克爾斯效應是線性電光效應，由附加雙折射效應所造成的o光和飛頓的相位差與外加電場硬度（或電流）的一次方成反比，而在克爾效應中，o、e兩光的相位差與外加電流的平方成反比，所以用普克爾斯盒取代克爾盒，更適宜于制做光調(diào)制器等元件；
c）由于普克爾斯盒所需施加的電流比克爾盒低得多，后者只有前者的1/5～1/10，甚至更低，所以使用上非常便捷。
舉例說明，乙酸二氫鉀（，簡稱為KDP）晶體原為單軸晶體，在電場作用下變?yōu)殡p軸晶體，于是就沿原先光軸的方向形成了附加的雙折射效應。普克耳斯效應是線性電光效應，這就是說附加雙折射效應所造成的相位差與外加電場的一次方成反比。在相同條件下，普克爾斯盒所須要施加的電流是克爾盒的1/5～1/10，所以近幾年來克爾盒漸漸被普克爾斯盒取代。乙酸二氘鉀（，簡稱為KD*P）晶體的性能比KDP又有很大提升，用于泡克耳斯盒可以進一步減少電流。
電-光效應應用實例播報
雖然電場造成折射率的變化很小，但可用干涉等方式精確地顯示和測定，并造成許多重要的應用。如廣泛用于光通訊，測距、顯示、信息處理以及傳感等許多方面。[3]
電光效應的運用在生活中也是隨處可見的，非常是在電子攝影光折射的原因 量子物理，數(shù)碼攝影光折射的原因 量子物理，以及通訊領(lǐng)域的運用廣泛。諸如：
1、應用液晶電光效應設計的兩種特殊的光學元件——液晶光快門和液晶透鏡；
2、高速相位調(diào)制器可用于相干光纖通訊系統(tǒng)，在密集波分復用光纖系統(tǒng)中用于形成多光頻的梳形發(fā)生器，也能用作激光束的電光移頻器，其中M－Z氮化物調(diào)制器有良好的特點，可用于光纖有線電視（CATV）系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)中基站與中繼站之間的光鏈路和其他的光纖模擬系統(tǒng)。
3、液晶既表現(xiàn)出液體的流動性，又表現(xiàn)出晶體所特有的各向異性，其特點是遭到外部電場、磁場、熱、壓力等的作用時，分子排列狀態(tài)即其光學性質(zhì)和熱學性質(zhì)急劇發(fā)生變化。非常是液晶受電流作用而形成的分子取向效應———電光效應被廣泛應用于顯示元件。[4]
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