目錄
1234
電-光效應(yīng)效應(yīng)定義播報(bào)
電光效應(yīng)原理圖
電光效應(yīng)是指在電場(chǎng)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(yīng)。[1]
假定極化硬度P與所加電場(chǎng)有線性關(guān)系，但這是一級(jí)近似。事實(shí)上電場(chǎng)與材料的介電常量，對(duì)于光頻場(chǎng)，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(chǎng)E0時(shí)介質(zhì)的折射率；a、b是常數(shù)。這些因?yàn)橥饧与妶?chǎng)所造成的材料折射率的變化效應(yīng)，稱為電光效應(yīng)（-）。方程左邊第二項(xiàng)aE0與n為線性關(guān)系，稱為線性電光效應(yīng)或稱普克爾斯（）效應(yīng)；第三項(xiàng)為二次電光效應(yīng)，俗稱克爾（Kerr）電光效應(yīng)。[2]
一次電光效應(yīng)：沒有對(duì)稱中心的晶體，如水晶、鈦酸鋇等，外加電場(chǎng)與n的關(guān)系具有一次電光效應(yīng)。該是具有球體的（光各向同性）折射率體。對(duì)于電光陶瓷，因?yàn)殡妶?chǎng)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(chǎng)。[2]
二次電光效應(yīng)：對(duì)于光各向同性的材料，在加北外加電場(chǎng)后，因?yàn)槎坞姽庑?yīng)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(zhǎng)；E為外加電場(chǎng)硬度。具有明顯克爾效應(yīng)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(qiáng)的電場(chǎng)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(chǎng)方向一致。
介質(zhì)因電場(chǎng)作用造成變化的現(xiàn)象稱為電光效應(yīng)。折射率和電場(chǎng)的關(guān)系可表示為：n=n0+aE+bE2+……式中n0是E=0時(shí)折射率，a和b是常數(shù)，其中電場(chǎng)一次項(xiàng)造成的變化稱為線性電光效應(yīng)，由于1893年發(fā)覺，故亦稱為效應(yīng)，通常發(fā)生于無(wú)對(duì)稱中心晶體中。[3]
電-光效應(yīng)研究導(dǎo)論播報(bào)
電-光效應(yīng)(3張)
由電場(chǎng)的二次項(xiàng)造成的變化稱為二次電光效應(yīng)，由克爾（Kerr）在1875年發(fā)覺，俗稱克爾效應(yīng)，在無(wú)對(duì)稱中心晶體中，一次效應(yīng)比二次效應(yīng)明顯得多，所以一般討論線性效應(yīng)。[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(chǎng)后，也能改變它們的各向異性性質(zhì)，人們稱此種電光效應(yīng)為普克爾斯效應(yīng)。電光效應(yīng)在工程技術(shù)和科學(xué)研究中有許多重要應(yīng)用，它有很短的響應(yīng)時(shí)間（可以跟上頻度為10Hz的電場(chǎng)變化），因而被廣泛用于高速攝影中的快門，光速檢測(cè)中的光束混頻器等。因?yàn)榧す獾某霈F(xiàn)，電光效應(yīng)的應(yīng)用和研究得到了迅速發(fā)展，如激光通訊、激光檢測(cè)、激光數(shù)據(jù)處理等。
電-光效應(yīng)效應(yīng)特點(diǎn)播報(bào)
實(shí)驗(yàn)裝置
個(gè)別晶體，非常是壓電晶體，在外加電場(chǎng)的作用下，改變了原來(lái)各向異性的性質(zhì)（如沿原來(lái)光軸的方向形成了附加的雙折射效應(yīng)），這些電光效應(yīng)稱為普克耳斯效應(yīng)。普克爾斯效應(yīng)與克爾效應(yīng)相比，有以下特性：
a）具有泡克耳斯效應(yīng)的透明介質(zhì)通常為晶體；
b）普克爾斯效應(yīng)是線性電光效應(yīng)，由附加雙折射效應(yīng)所造成的o光和飛頓的相位差與外加電場(chǎng)硬度（或電流）的一次方成反比，而在克爾效應(yīng)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(jiǎn)稱為KDP）晶體原為單軸晶體，在電場(chǎng)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(yīng)。普克耳斯效應(yīng)是線性電光效應(yīng)，這就是說附加雙折射效應(yīng)所造成的相位差與外加電場(chǎng)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(lái)克爾盒漸漸被普克爾斯盒取代。乙酸二氘鉀（，簡(jiǎn)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(jìn)一步減少電流。
電-光效應(yīng)應(yīng)用實(shí)例播報(bào)
雖然電場(chǎng)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(cè)定，并造成許多重要的應(yīng)用。如廣泛用于光通訊，測(cè)距、顯示、信息處理以及傳感等許多方面。[3]
電光效應(yīng)的運(yùn)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(yùn)用廣泛。諸如：
1、應(yīng)用液晶電光效應(yīng)設(shè)計(jì)的兩種特殊的光學(xué)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(fù)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(diǎn)，可用于光纖有線電視（CATV）系統(tǒng)、無(wú)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(dòng)性，又表現(xiàn)出晶體所特有的各向異性，其特點(diǎn)是遭到外部電場(chǎng)、磁場(chǎng)、熱、壓力等的作用時(shí)，分子排列狀態(tài)即其光學(xué)性質(zhì)和熱學(xué)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(yīng)———電光效應(yīng)被廣泛應(yīng)用于顯示元件。[4]
詞條冊(cè)子