LiNiO3晶体电光调制实验系统的数字化研究

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摘要从晶体光学的知识出发，通过对晶体电光效应原理的研究，讨论了电光调制系统两种不同的实现方法及各自的优缺点。并在电光调制实验系统的基础上对该实验系统进行了数字化的改进，将通常的光电探测器用一个CCD成像系统代替，由此不仅可以实现其原有的功能，还方便了后续的数字化研究。通过对CCD所拍摄的视频图像作数字化处理，可以计算出晶体光轴方向、折射率等参数。本文以LiNiO3晶体的横向电光调制为例，完成了实验系统的设计，编写了基于VC++的VFW的视频捕捉程序，实现了晶体半波电压以及单轴晶体小光轴偏角的测量。控制操作全在计算机上进行，简单方便，测量误差较小，而且易于实现功能的进一步扩展。63017

毕业论文关键词电光调制视频捕捉锥光干涉图晶体光轴

毕业设计说明书（论文）外文摘要

Title Digital Research of Electro-optical Modulation Experimental System

Abstract Starting with the knowledge of Crystallographic Optics,and by means of studying the principle of electro-optical effect of crystal,two different realizations of electro-optical modulation system and their relative merits are discussed.On the basis of this system,some digital improvement are introduced.By substituting the usual photoelectric detector of a CCD imaging system,its original functions are realized,and the subsequent digital study becomes convenient.After digitalizing the videos or images shooted by CCD,parameters of crystal such as the direction of optical axis and refractive indices can be calculated.Taking the transverse electro-optic modulation of LiNiO3 crystal as an example,design of experimental system is completed in the paper,the program of video caption based on VFW is written ,and finally the measurement of half-wave voltage and small optical axis angle is realized.All the controls are implemented on the computer,so the operation is simple and convenient and measurement error is small.Moreover,it’s also easy to realize the further function expansion.

Keywords Electro-optical Modulation Video Caption Conoscopic Interference Pattern Optical Axis of Crystal

1 引言 1

1.1 研究背景1

1.2 本文主要工作2

2 电光效应原理 3

2.1 泡克耳斯效应 3

2.2 克尔效应 3

2.3 相位差的产生 3

2.4 光强透过率的计算9

3 电光调制实验系统 10

3.1 调制系统结构 10

3.2 半波电压的测量11

3.3 不同直流偏压下的输出特性12

4 晶体锥光干涉17

4.1 干涉装置17

4.2 o光和e光的位相关系17

4.3 干涉条纹的推导19

4.4 任意光轴方向锥光干涉图21

5 数字化的研究和实现22

5.1 视频捕捉的实现22

5.2 测半波电压功能的实现25

5.3 光轴偏角的测量28

结论 32

致谢 33

参考文献34

附录36

1 引言

光波是良好的信息载体，它的传输速度快，信息容量大，且不易受到干扰。利用这一特点可对光波的各参数进行调制，从而使之带有信息。而电光调制是其中较为常用的一种方法，通过在晶体上加上需传输的信号电压，由于晶体电光效应的作用，可以对光波的偏振态进行调制。调制的实质是改变对需传输的信息形式, 使之便于传输、处理和检测[1]。本文研究了电光调制的原理，并以一个CCD摄像机取代光电探测器，实现了电光调制系统的数字化，便于实验现象的观察和数据的处理。基于这个系统，可以采集晶体的锥光干涉图，结合数字图像的处理，可以还原出干涉图包含的丰富的晶体信息，操作简便快速，具有很好的应用价值。文献综述