1.观察晶体的会聚偏振光干涉图样和电光效应形象

(1)调节激光管使激光束与晶体调节台上表面平行，同时使光束通过各光学元件中心(这一步老师已调好，学生不要动)。调节起偏振片和检偏振片正交，且分别平行于x轴，y轴，放上晶体后各器件要细调，精细调节是利用单轴晶体的锥光干涉图样的变化完成的。由于晶体的不均匀性，在检偏振片后面的白屏上可看到一弱光点，然后紧靠晶体前放一张镜头纸，这时在白屏上可观察到单轴晶体的锥光干涉图样，如图4。一个暗十字图形贯穿整个图样，四周为明暗相间的图4

同心干涉圆环，十字形中心同时也是圆环的中心，它对应着晶体的光轴方向，十字形方向对应于两个偏振片的偏振轴方向。在观察过程中要反复微调晶体，使干涉图样中心与光点位置重合，同时尽可能使图样对称、完整，确保光束既与晶体光轴平行，又从晶体中心穿过的要求，再调节使干涉图样出现清晰的暗十字，且十字的一条线平行于x轴。这一步调节很重要，调节的好坏，直接影响下一步的测量，因此，一定要耐心，仔细调节。注意此时放大器的电源要关掉，激光光点应落在白屏上，而不能对准光电三极管，以免烧坏。

(2)加上直流偏压时呈现双轴晶体的锥光干涉图样，它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体。

(3)两个偏振片正交时和平行时干涉图样是互补的。

(4)改变直流偏压的极性时，干涉图样旋转90°。

(5)只改变直流偏压的大小时，干涉图样不旋转，只是双曲线分开的距离发生变化。这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小，折射率椭球旋转的角度与电场大小无关。

2.测定铌酸锂晶体的透过率曲线(即T~U曲线)，求出半波电压，再算出电光系数。

在我们实验中，用两种方法测量铌酸锂晶体的半波电压，一种方法是极值法，另一种方法是调制法。

(1)极值法

晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大逐渐改变，输出的光强将会出现极小值和极大值，相邻极小值和极大值对应的直流电压之差即是半波电压。

具体做法是:取出镜头纸，光电三极管接收器对准激光光点，放大器的直流输出接到万用表上，万用表调到200mV直流档。为了使光电三极管不致损坏，在起偏振片前再加一块偏振片作为减光片，加在晶体上的电压从零开始，逐渐增大，注意万用表读数的变化，当读数超过200mV时，应旋转减光片，使光强减小，再增大直流偏压到最大，保持万用表的读数始终不超过200mV，再减小直流偏压到零，若万用表的读数始终不超过200mV，则可以开始测量数据了。加在晶体上的电压在电源面板上的数字表读出，每隔5V增大一次，再读出相应的万用表的读数作为接收器接收到的光强值，数据填入下表。

偏压U(V) 0 5 10 15 20 25 30 35 40

光强T(mV)

偏压U(V) 45 50 55 60 65 70 75 80 85

光强T(mV)

偏压U(V) 90 95 100 105 110 115 120 125 130

光强T(mV)

偏压U(V) 135 140 145 150 155 160 165 170 175

光强T(mV)

偏压U(V) 180 185 190 195 200 205 210 215 220

光强T(mV)

以T为纵坐标，U为横坐标，画T~U关系曲线，确定半波电压的数值，并计算电光系数。晶体厚度d=1.6mm，宽度m=6.0mm，长度l=45.0mm，n0=2.29，激光波长=632.8nm。

(2)调制法

晶体上直流电压和交流信号同时加上，与直流电压调到输出光强出现极小值或极大值对应的电压值时，输出的交流信号出现倍频失真，出现相邻倍频失真对应的直流电压之差就是半波电压。

具体做法是:按下电源面板上"正弦"键，把电源前面板上的调制信号"输出"接到二踪示波器的CH2上，把放大器的调制信号接到示波器的CH1上，把CH1、CH2上的信号做比较，调节直流电压，当晶体上加的直流电压到某一值U1时，输出信号出现倍频失真，再调节直流电压，当晶体上加的直流电压到另一值U2时，输出信号又出现倍频失真，相继两次出现倍频失真时对应的直流电压之差U2-U1就是半波电压。这种方法比极值法更精确，因为用极值法测半波电压时，很难准确的确定T~U曲线上的极大值或极小值，因而其误差也较大。但是这种方法对调节的要求很高，很难调到最佳状态。如果观察不到两次倍频失真，则需要重新调节暗十字形干涉图样，调整好以后再做本内容。

3.改变直流偏压，选择不同的工作点，观察正弦波电压的调制特性

电源面板上的信号选择按键开关可以提供三种不同的调制信号，按下"正弦"键，机内单一频率的正弦波振荡器工作，产生正弦信号，此信号经放大后，加到晶体上，同时，通过面板上的"输出"孔，输出此信号，把它接到二踪示波器的CH1上，作为参考信号。改变直流偏压，使调制器工作在不同的状态，把被调制信号经光电转换、放大后接到二踪示波器的CH2上，和CH1上的参考信号比较。选择5个不同的工作点40V、80V、120V、160V、200V，观察接收信号的波形并画出图形。

工作点选定在曲线的直线部分，即U0=/2附近时是线性调制;工作点选定在曲线的极小值(或极大值)时，输出信号出现"倍频"失真;工作点选定在极小值(或极大值)附近时输出信号失真，观察时调制信号幅度不能太大，否则调制信号本身失真，输出信号的失真无法判断由什么原因引起的，把观察到的波形描下来，并和前面的理论分析作比较。做这一步实验时，把电源上的调制幅度、调制器上的输入光强、放大器的输出、示波器上的增益(或哀减)这四部分调好，才能观察到很好的输出波形。

4.用1/4波片改变工作点，观察输出特性

在上述实验中，去掉晶体上所加的直流偏压，把1/4波片置入晶体和偏振片之间，绕光轴缓慢旋转时，可以看到输出信号随着发生变化。当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴方向时，输出信号线性调制;当波片的快慢轴分别平行于晶体的x、y轴时，输出光失真，出现"倍频"失真。因此，把波片旋转一周时，出现四次线性调制和四次"倍频"失真。

值得注意的是，不仅通过晶体上加直流偏压可以改变调制器的工作点，也可以用1/4波片选择工作点，其效果是一样的，但这两种方法的机理是不同的。

5.光通讯的演示

按下电源面板的"音乐"键，此时，正弦信号被切断，输出装在电源里的"音乐"片信号。拔掉交流输出插头，输出信号通过接收放大器上的扬声器播放，可听到音乐。如改变直流偏压的大小，则会听到音乐的音质有变化，说明音乐也有失真和不失真。用不透明的物体遮光，则音乐停止，不遮光，则音乐又响起，由此说明激光可以携带信号，实现光通讯。把音乐信号接到示波器上，可以看到我们听到的音乐信号的波形，它是由振幅相的不同频率的正弦波迭加而成的。