View
41
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Ing.Vítězslav Jeřábek, CSc NFS 2009 jerabek@fel.cvut.cz. Součástky a Systémy pro distribuci a ovládání optického svazku. ELEKTRO-OPTICKÝ JEV. Optické nelinearní jevy. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Ing.Vítězslav Jeřábek, CScNFS 2009jerabek@fel.cvut.cz
ELEKTRO-OPTICKÝ JEV
Optické nelinearní jevy
Nelineární optický jev – optické konstanty jsou v některých krystalech nelineární funkcí intenzity E. Využitím tohoto jevu lze generovat vyšší harmonické optických signálů, vyvolávat parametrické oscilace a.p. Charakteristické pro optické nelineární jevy je, že vektor polarizace P je kubickou, kvadratickou nebo vyšší funkcí vektoru intenzity E. Jelikož optické nelineární materiály jsou současně anizotropní jsou tyto rovnice maticové.
Princip – změna indexu lomu nOEvlnovodné vrstvy působením vnějšího elektrického pole E
Vlastnosti: Elektro-optický jev (EO jev) u materiálů s
anizotropními vlastnostmi (závislost mezi vektorem polarizace P a intenzitou elektrického pole E je popsána tenzorem pro resp. )
Zahrnuje Pockelsův lineární jev a současně i Kerrův nelineární jev druhé třídy
Pro konstrukci modulátorů na principu EO jevu se u běžně využívaných materiálů ( GaAs, GaP, LiNbO3, LiTaO3, Si) využívá Pockelsův jev, který je výraznější a negeneruje nelineární produkty
Princip změny elektrické permitivity v závislosti na intenzitě el. pole E, kde nastává
Pockelsův a současně i Kerrův jev [ 2 ]
Elektrooptické ovládání
Elektrooptické ovládání vedených vidů – je možné uskutečnit u anizotropních krystalů :
Optický izotropní krystal
GaAs, GaP, ZnTe,CdTe
Optický anizotropní krystaly
LiNbO3, LiTaO3, ADP, ADK
Optická anizotropie
V izotropních optických materiálech jsou vektory D a E, B a H, P a k kolineární. U opticky anizotropních materiálů tomu tak nemusí být.
Optický izotropní krystalOptický anizotropní krystal
Indexový elipsoid
Vztah mezi E a D je popsán maticovou rovnicí, kde anizotropii materiálu popisuje dielektrický tenzor [
Tenzor je symetrický v hl. diagonále, tedy lze najít soustavu souřadnou, kde jej lze vyjádřit
Indexový elipsoid
Vztah mezi elektrickou energií krystalu we, intenzitou E
a elektrickou indukcí D, lze psát
S využitím tenzoru permitivity [lze psát
Použijme transformaci kde
Indexový elipsoid
Pak vztah mezi elektrickou energií uloženou v krystalu we , D a dielektrickým tenzorem
[je popsán – indexovým elipsoidem
Kde použijeme transformacipro
Šíření optické vlny krystalem
Uniaxiální krystaly vykazují při šíření dvojlom a tenzor permitivity lze vyjádřit
V každém směru se mohou šířit dvě vlny, lišící se polarizací a indexem lomu- řádná vlna – index lomu
nO nezávisí na směru šíření, směr intenzity E je kolmý k optické ose krystalu a ke směru šíření, mimořádná
vlna – kde index lomu ne závisí na úhlu mezi směrem šíření a optickou osou krystalu.
Šíření optické vlny krystalem
Rozdíl indexů nO a ne je velký až - 0,08. Obě vlny se šíří nezávisle ve vlnovodné oblasti.
Pokud je optická osa krystalu kolmá k podložce šíří se vlna TE v libovolném směru s řádným indexem nO. A vlna TM s mimořádným indexem ne
Pokud je optická osa krystalu v rovině vlnovodu pak se vlna TM šíří jako řádná a vlna TE jako mimořádná a indexy lomu závisí na velikosti úhlu mezi směrem šíření a podložkou
Nejednodušší případ – intenzita elektrického pole E působí ve směru optické osy z a směr šíření pole je ve směru osy x
Elektrooptický jev
Některé materiály, které vykazující- elektro – optický jev
ADP – Fosfid dihydrogen amoný, FDP – Fosfid dihydrogen draselný
Elektrooptický jev Obecný elektrooptický tenzor – při působení elektrického
pole, rij-elektrooptický koeficient, kde pro indexy i= 4-6 jde o rotace budící vlny vzhledem k optické ose krystalu
kde
Elektrooptický jev
Elektrooptický tenzor pro některé isotropní a anizotropní (uniaxiální) materiály. Nesymetrie koeficientů značí
LiNbO3 a LiTaO3
hexagonalní soustava
ADP, KDP
tetragonální soustava
GaAs, GaP,
kubická soustava
Elektro-optický fázový modulátor, změny n < 1.6 x 10-3 [ 2 ]
EO
EO
Elektrooptický Elektrooptický modulátormodulátor
Mach-Zehenderův interferometr využitý jako elektrooptický modulátor [ 2 ]
Elektrooptický Elektrooptický modulátormodulátor
Recommended