什么是电光效应（Electro-Optic Effect）？
发布时间：2023-04-18 08:00:00 阅读数： 330
电光（EO）效应是一种现象，即材料的折射率随着外加电场的作用而改变，这种效应可以调节材料的光学特性。它是由约翰-克尔在1886年首次观察到的，他发现透明材料的折射率在电场的作用下发生变化。表现出电光效应的材料被称为电光材料。铌酸锂（LiNbO3）和磷酸二氢钾（KDP）是经常被利用的电光材料。
图1：具有二阶易感性的材料的几何形状
在光学领域，易感性指的是材料被外部电场极化的程度。有不同等级的易感性，如线性易感性（χ（1））、二阶易感性（χ（2））、三阶易感性（χ（3））和其他高阶易感性。二阶易感性特别重要，因为它描述了材料对两个不同频率的电场的反应。当电场应用于具有非零二阶易感性的材料时，就会出现电光效应。当电场应用于这种材料时，材料的极化发生变化，导致折射率的变化。折射率的变化和外部施加的电场的大小是成正比的。具有二阶易感性的材料的几何形状如图1所示。
电光调制器
图2：电光调制器
电光调制器是一种利用电光效应工作的设备。它用于通过应用电信号来控制激光束的功率、相位或偏振。当电压被施加到一个非线性晶体上时，它的折射率被改变并导致双折射。双折射是指平面极化的光束分离成两个正交的光束向量的现象。通过向该调制器施加电信号，通过它的光的相位速度被改变，并经历一个正弦波变化的频移。如果调制频率与腔体往返时间相匹配，腔体中的一些光就会经历反复的频率上移，而其余的光则经历反复的下移。经过多次重复后，上移和下移的光会落在激光器的增益带宽之外，只留下一小段不受诱导频移影响的光脉冲，当频移为零时，调制器就会出现。因此，通过改变施加在EOM上的电压，可以对相移进行调制，从而导致对输出光的振幅、相位或偏振的调制。图2显示了一个电光调制器的原理图。
如果输入光的振幅被改变，那么这些电光调制器被称为强度调制器。而如果光的相位被改变，它们被称为相位调制器。强度调制器通常用于电信应用中，以调制激光束的强度来传输数据。相位调制器则用于激光频率稳定和光纤传感应用。
应用
电光效应被用于许多应用中。其中一个最重要的应用是在电光调制器中。这些调制器是通过对具有电光效应的材料施加电场来调制光的强度。这是光通信中的一项重要技术，光信号被调制以携带信息。
电光效应的另一个重要应用是在光学开关中。光开关被用来将光从一根光纤转到另一根光纤。通过对电光材料施加电场，材料的折射率可以被改变，从而使光被重新定向。
电光效应也被用于其他应用，如全息摄影和电场的测量。
