方法一:使用1/2波片(HWP) 和 線偏振片(PL) 做實驗
【一】
【二】高壓放大器放大倍率
【三】相位調變
【四】測量、 和
【五】振福調變
【六】比較在 時, 和 的效果
【七】音訊傳輸
【八】響應頻率
說明與定義:
偏振符號
雷射光是線偏振光,其偏振寫成 (雷射源偏振)
雷射光在系統中行進時,其偏振方向會受光學元件影響而改變,其偏振寫成 (光偏振)
調整 1/2波片(HWP) 和 線偏振片(PL)時,以 為參考方向
HWP 與 平行時的刻度,寫成
HWP 與 垂直時的刻度,寫成
PL 與 平行時的刻度,寫成
PL 與 垂直時的刻度,寫成
【一】
光偵測器--->>BNC線--->>示波器 CH01
1、對光,雷射光打到光偵測器,調整光偵測器高度與角度,確定示波器顯示光訊號最強。
光偵測器所接收到的半導體雷射訊號為直流訊號(DC訊號),
因此,此時示波器【耦合】要設定為【直流DC】,
【反相】設定為【關閉OFF】,
【探棒】設定為【1*】
(示波器設定)
(CH1平均值最大)
2、放入偏振片 ,旋轉偏振片 使得光偵測器接收的訊號最弱,
此時,,紀錄此時 刻度=______
3、放入1/2波片(HWP),旋轉1/2波片使得訊號最弱,
此時 ,
紀錄此時 刻度=______。
4、先移開 PL,放入電光晶體 EOM,調整 EOM 高度角度,確定接收到的訊號最強。
因為 EOM 會影響雷射光的路線,因此需要再次確認光偵測器接收到的訊號強度。
5、將 PL 移入。
『整理數據』: 刻度=______與 刻度=______。
【二】高壓放大器放大倍率
1、波形產生器--->>BNC線--->>示波器CH1
波形產生器輸出設定:, 正弦波
紀錄輸出訊號振福大小 =
2、波形產生器--->>高壓放大器輸入端
高壓放大器 HV OUTPUT 輸出--->>示波器 CH01
紀錄輸出訊號振福大小 =
高壓放大器 monitor 輸出--->>示波器 CH02
紀錄輸出訊號振福大小 =
高壓放大器:HVA200
3、計算放大倍率
振幅放大器 對 波形產生器 放大倍率:
monitor 對 波形產生器 放大倍率:
振幅放大器 對 monitor 放大倍率:
4、旋轉DC BIOS CONTROL旋鈕,紀錄CH1電壓平均值與CH2電壓平均值。
DC BIOS CONTROL提供的直流偏壓--->>CH1電壓平均值
計算振幅放大器 對 monitor 直流放大倍率:
(這邊是計算電壓平均值的放大率,從monitor可以計算得到DC BIOS CONTROL提供的直流偏壓值)
示波器measure值要有CH1電壓峰峰值、CH1電壓平均值、CH2電壓峰峰值、CH2電壓平均值。
『數據整理』:兩張示波器存圖+列式計算結果。
【三】相位調變
1、波型產生器--->>高壓放大器輸入端
高壓放大器 HV OUTPUT 輸出--->>E.O.晶體
高壓放大器 monitor 輸出--->>示波器 CH02
2、波形產生器設定輸出 、
從步驟【二】可以知道,經由放大器給EOM的電壓為
3、旋轉 ,觀察 CH01 訊號變化
當示波器 CH01 顯示為 DC 訊號時,表示 通過 HWP 的光偏振方向與 EOM 光軸平行或垂直。
1/2波片轉一圈,觀察到示波器上顯示輸出波型變化
會隨著 1/2波片 與 EO 晶體 的夾角不同,而有振幅變化
4、說明:通過 HWP 的光偏振與 EOM 光軸平行或垂直 時,
(圖)進入EOM的光的偏振方向 與 EOM光軸(圖中的Z軸)平行
此時進入 EOM 的是線偏振光,通過 EOM 的光也是線偏振光,且方向不變。
此時若旋轉 ,可以看到示波器的 DC 訊號上下移動
(注意:示波器耦合要設定為直流比較好觀察)
紀錄此時 刻度=_______
【四】測量、 和
1、先關閉訊號產生器,將 HWP 轉22.5度,意即:通過 HWP 的光與 EOM 夾45度角。轉 PL,使得 與 垂直。
此時沒加入調變訊號,沒有做調變,離開 EOM 的光是橢圓偏振,示波器得到 DC 訊號。
進入 EOM 的是線偏振光,離開 EOM 的可能是線偏振光、橢圓偏振光或圓偏振光。
當 或 當 時,離開 EOM 的光為線偏振光。
當 時,離開 EOM 的是圓偏振光。
當 其他角度 時,離開 EOM 的光為橢圓偏振。
(補圖)
2、調整 DC BIOS CONTROL,提供一個直流偏壓給 EOM,改變 。
當 時,CH1 訊號最小,紀錄 =_____,乘上倍率 G,得到 =_____
當 時,CH1 訊號最大,紀錄 =_____,乘上倍率 G,得到 =_____
3、旋轉 DC BIAS CONTROL,當 CH1 訊號為兩者的一半時,相當於 。
此時 DC BIAS CONTROL 所提供的直流偏壓為 ,約等於 ,此時為圓偏振。紀錄 CH2 的平均值,計算 DC BIAS CONTROL 所提供的直流偏壓為 大小為何?紀錄 =_____。
當 時,離開 EOM 的是圓偏振光。
在 時,在同樣的交流電壓調變之下,會有最大的輸出振幅(此時是觀察 CH01)
,加入訊號調變,離開 EOM 的光,會在 橢圓偏振-圓偏振-橢圓偏振 之間來回變化。經過檢偏板後的光強度會隨外加訊號(正弦波)而有週期性變化(正弦波)。
紀錄此時 CH1 振福...存圖~
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比較:在 與 (或 )時,加入調變訊號輸出訊號振幅變化
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振幅調變時,離開 EOM 的光,因相位差可能是線偏振、橢圓偏振、圓偏振
此時 EOM 兩端加上調變變壓,輸出訊號變化整理:
【五】振福調變
1、波形產生器開啟並設定輸出 、 (提供調變訊號)
再次確認通過 的光偏振與 EOM 夾 45 度角
保持 PL 與此偏振方向垂直
(此時為 AC 訊號)
2、波形產生器輸出波型換成方波、三角波...觀察示波器 CH1 訊號...存圖!
【六】比較在 時, 和 的效果
1、 波片的作用
通過的光偏振 與 EOM 夾 45 度角,且 與此 垂直。
波形產生器輸出設定為 、
DC BIOS CONTROL 的輸出調回
放入 波片
波片轉一圈,觀察 CH01 訊號變化。
離開 EOM 的【光的偏振】與【1/4波片的主軸】的夾角不同會造成進入 PL 的光的偏振可能為【線偏振】、【橢圓偏振】、【圓偏振】
當偏振狀態是圓偏振時,1/4波片的作用與外加 的作用一樣...造成
【七】音訊傳輸
1、聲音訊號透過電光調變傳輸:將手機音源訊號接到高壓放大器的輸入端。利用手機播放音樂,由光偵測器接收訊號,並從擴音喇叭播放出聲音。
2、旋轉 PL,聽一下喇叭輸出聲音的音量大小有何變化?
3、旋轉 PL 到音量最大的位置,略為調整 DC BIOS CONTRAL,音量大小又有何變化?
4、旋轉 DC BIOS CONTRAL 到音量最大的位置,放入1/4波片,旋轉1/4波片,音量變化又是如何?
【八】響應頻率(進階項目,此項目可不做)(視實驗剩餘時間決定是否操作此項目。)
1、通過 的光偏振 與 EOM 夾 45 度角,且 與此 垂直。
2、調整 波片,使 CH01 訊號達到最大,失真最小。
3、改變波型產生器的輸出振幅(與助教確認最高輸出振幅為多少),紀錄示波器輸出為【 】
4、改變波型產生器的輸出波型(方波、三角波、正弦波),觀察示波器 CH01 訊號。
5、改變波形產生器的輸出頻率(提高頻率)
觀察示波器 CH01 訊號
當 CH01 訊號衰減為 (約【】,即原訊號的70%) 時,此時的波型產生器的輸出頻率為光偵測器的高頻截止頻率。