铌酸锂晶体光学性能的仿真研究毕业设计

（2011届）

本科生毕业设计说明书 铌酸锂晶体光学性能的仿真研究

系 部： 电子与通信工程系 专 业： 应用物理学 学 生 姓 名： o 班 级： 一班 学号 2007041115 指导教师姓名： o 职称 讲师 最终评定成绩

2011年5月

o本科生毕业设计

铌酸锂晶体光学性能的仿真研究

系 （部）：电子与通信工程系 专 业： 应用物理学 学 号： 2007041115 学生姓名： o 指导教师： o 讲师

2011年5月

长沙学院毕业设计(论文)

摘 要

线性电光效应在很多领域特别是光通信领域有着重要的应用，以它为物理基础的电光调制是目前应用最广泛的光调制方式之一。电光调制器可以对光波进行调幅、调强、调频、调相和调偏振，应用领域非常广阔。

线性电光效应耦合波理论是本论文的基础，它是由She等人提出的一种全新的理论方法。这一理论的优点是给出了严格解，应用条件没有特殊限制，其外加电场方向、入射光方向及偏振方向都可以是任意的。

本文将准相位匹配的理论引入线性电光效应中，得到“准相位匹配”线性电光效应耦合波方程及其解析解，并将其应用于周期性的极化LiNb03晶体中(PPLN)。通过设定倒格矢参数，从而弥补晶体双折射时o光和e光折射率不同造成的相位失配，得到较高的电光效率。并利用Matlab进行数值仿真，研究了温度，波长，外加电场和晶体占空比对电光效应转换效率的影响。模拟结果表明，“准相位匹配”概念在电光耦合中起重要作用，另外准相位匹配条件对温度和波长非常敏感，但允许入射光有较大的失配角。本文对设计电光调制晶体有一定的理论指导意义。

关键词：铌酸锂，电光效应，耦合波，转换效率

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长沙学院毕业设计(论文)

ABSTRACT

Electro-optic modulation，based on linear electro-optic effect，is one of widely used modulation technologies．Electro-optic modulator has been widely used for the modulation of the signals of light，including the modulation of amplitude，intensity, frequency phase and polarization.

Our works presented in the thesis are based on the wave coupling theory of linear electro-optic effect, a new electromagnetic theory put forward by She et. al., whose advantage is with rigorous solution for a light wave with arbitrary polarization propagating along any direction under an arbitrary external electric field.

The quasi-phase-matched (QPM) theory was applied to the electro-optic effect. We derived a general wave coupling equations of QPM linear electro-optic effect，and used resultant equations to investigate the electro-optic effect in periodically poled LiNb03 (PPLN)．By setting the parameters of PPLN grating, we compensated for the phase mismatched which is caused by different index of refraction of the o-ray and e-ray when birefringence happens. As a result, high conversion efficiency was obtained. By use of Matlab, the influence of temperature, wavelength, electric field intensity and duty cycle of PPLN on the conversion efficiency of the electro-optical effect were investigated numerically. The results indicate that the QPM condition plays an important role in electro-optic coupling；in addition，the coupling is very sensitive to the temperature and incident light wavelength，but has a large tolerance to the incident direction of light. Our research results will be useful for designing the electro-optic modulator.

Keywords: LiNbO3, electro-optic effect, coupled wave, conversion efficiency

II