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摘要：文章分析了电光调制特性，充分论述了电光调制晶体半波电压信频的频调制频测量法、半波电压极值测量法和光通信模拟测量法，为电光调制半波电压信频测量提供理论依据。
关键词：电光调制；特性；晶体；电压信频；测量
中图分类号：TN761文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）08-0123-01
1电光调制特性分析
液晶、聚合物材料的介电性质、液晶微滴的尺寸及HPDLC膜层厚度都影响着HPDLC器件的阀值电压，对一个确定的聚合物分散液晶光栅，它的液晶微滴尺寸和膜层厚度都有固定的参数，由于电介质极化的特性，介电系数在交变电场下会发生变化，所以不同频率外电场的阀值电压都不相同。当采用ZkHz和200kHz交流电场对HPDLC样品进行加电调制，并与50Hz交流电场作比较，发现相对于50Hz的交流电场，ZkH和200kH需要的驱动电压比高，测量其一级衍射光的变化情况。将衍射光能量衰减掉10%，需要加上110V的驱动电压，而在2kH的驱动电压下则需要130V左右。不同频率的调制电场效果的不同，主要是因为HPDLC的介电弛豫特性对不同频率外电场响应各异，电介质的极化可以看作是一个弛豫过程。随着外场频率的增加，原来处于平衡态的偶极子同样会出现跟不上测试电场频率的情况，弛豫极化对介电常数的贡献也减小，弹性位移极化对介电常数贡献占据主导地位，导致介电常数的降低；当外场频率降低，液晶对于外电场的弛豫时间和响应时间有着负相关的影响，介电常数会随着外场频率的升高而下降，最后稳定在光频电场的介电常数。在其他参数不变的情况下，介电常数增大就使得阀值电压下降，反之就使得闭值电压升高。选用较慢响应时间的液晶，就会使液晶的转动跟不上外场的变化，从而影响到外场调制的效果；选用低频场和更快速度响应时间的液晶，就不会影响到调制效果，可以看出HPDLC的响应时间也印证了外电场对它的阀值电压的影响，这为以后的验证提供了选择外场和液晶的依据。
2电光调制晶体半波电压信频测量方法
①频调制频测量法。把电源前面板上的调制信号和输出信号分别接到示波器的CH1和CH2上，打开正弦波的调制开关，把CH1、CH2上的信号做比较，调节直流电压，当晶体上所加直流电压达到某一值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，很难调到最佳状态。如果在一次变化过程中观察不到两次倍频失真，则需要调整光路重新测量；如果所加的电压可以改变极性，可以在出现倍频失真后改变电压的极性，再改变电压值观察倍频现象，两次出现倍频失则此时的电压就是半波电压，即半波电压为光强最大时的电压。
②半波电压极值测量法。从实践中看到，晶体上只加直流电压，在直流电压从小到大的过程中，当晶体所加的电压为半波电压时，光波出射晶体时相对于入射光产生的相位差为π，而偏转方向旋转了π/2。为了测量方便，一般采取正交和平行，使起偏器和检偏器间的角度是任意的，当电压为零时，通过检偏器的光强最小，电压逐渐增大，相位差逐渐增大，检偏器的输出光强也增大；当光强最大时，通过检偏器的光偏振方向旋转了π/2。但此法很难准确地确定U-T曲线上的极值，其误差也较大，因此，列出电压的变化输出和输入的具体关系，可以使测量间隔再小一些，或者直接找到光强最小和最大所对应的电压值。
③光通信模拟测量法。调制信号换成声音信号，输出光强最小，且相对于调制信号为倍频关系，输出波形严重失真。打开调制加载开关，在外调输入插座外接放音机，音量可以由“解调幅度”控制，在直流电压逐渐增大的过程中，声音会出现两次音量最小且失真的现象。由于感官判断误差，导致测量不精确；然而用它能够测量出半波电压的近似值，可以利用这一点来调整光路，从而节省时间。在测量过程中，当出现声音失真时，輸出波形图近似为一直线，此时如果把外调输入换成正弦波，我们就会发现此时输出和输入也是近似倍频的关系。
3结语
在电光调制晶体的半波电压倍频法测量中，为了克服调制幅度波形畸变问题的干扰，充分运用频调制频测量法、半波电压极值测量法和光通信模拟测量法，这三种方法可操作性好，测量精确度高，对于晶体半波电压的准确测量提供了实验方法和测量依据。
参考文献：
[1] 孙鉴,牟海维,刘世清,等.电光调制实验中半波电压的测量 [J].光电子技术,2007,27(3):212-215.
关键词：电光调制；特性；晶体；电压信频；测量
中图分类号：TN761文献标识码：A文章编号：1006-8937（2011）08-0123-01
1电光调制特性分析
液晶、聚合物材料的介电性质、液晶微滴的尺寸及HPDLC膜层厚度都影响着HPDLC器件的阀值电压，对一个确定的聚合物分散液晶光栅，它的液晶微滴尺寸和膜层厚度都有固定的参数，由于电介质极化的特性，介电系数在交变电场下会发生变化，所以不同频率外电场的阀值电压都不相同。当采用ZkHz和200kHz交流电场对HPDLC样品进行加电调制，并与50Hz交流电场作比较，发现相对于50Hz的交流电场，ZkH和200kH需要的驱动电压比高，测量其一级衍射光的变化情况。将衍射光能量衰减掉10%，需要加上110V的驱动电压，而在2kH的驱动电压下则需要130V左右。不同频率的调制电场效果的不同，主要是因为HPDLC的介电弛豫特性对不同频率外电场响应各异，电介质的极化可以看作是一个弛豫过程。随着外场频率的增加，原来处于平衡态的偶极子同样会出现跟不上测试电场频率的情况，弛豫极化对介电常数的贡献也减小，弹性位移极化对介电常数贡献占据主导地位，导致介电常数的降低；当外场频率降低，液晶对于外电场的弛豫时间和响应时间有着负相关的影响，介电常数会随着外场频率的升高而下降，最后稳定在光频电场的介电常数。在其他参数不变的情况下，介电常数增大就使得阀值电压下降，反之就使得闭值电压升高。选用较慢响应时间的液晶，就会使液晶的转动跟不上外场的变化，从而影响到外场调制的效果；选用低频场和更快速度响应时间的液晶，就不会影响到调制效果，可以看出HPDLC的响应时间也印证了外电场对它的阀值电压的影响，这为以后的验证提供了选择外场和液晶的依据。
2电光调制晶体半波电压信频测量方法
①频调制频测量法。把电源前面板上的调制信号和输出信号分别接到示波器的CH1和CH2上，打开正弦波的调制开关，把CH1、CH2上的信号做比较，调节直流电压，当晶体上所加直流电压达到某一值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，很难调到最佳状态。如果在一次变化过程中观察不到两次倍频失真，则需要调整光路重新测量；如果所加的电压可以改变极性，可以在出现倍频失真后改变电压的极性，再改变电压值观察倍频现象，两次出现倍频失则此时的电压就是半波电压，即半波电压为光强最大时的电压。
②半波电压极值测量法。从实践中看到，晶体上只加直流电压，在直流电压从小到大的过程中，当晶体所加的电压为半波电压时，光波出射晶体时相对于入射光产生的相位差为π，而偏转方向旋转了π/2。为了测量方便，一般采取正交和平行，使起偏器和检偏器间的角度是任意的，当电压为零时，通过检偏器的光强最小，电压逐渐增大，相位差逐渐增大，检偏器的输出光强也增大；当光强最大时，通过检偏器的光偏振方向旋转了π/2。但此法很难准确地确定U-T曲线上的极值，其误差也较大，因此，列出电压的变化输出和输入的具体关系，可以使测量间隔再小一些，或者直接找到光强最小和最大所对应的电压值。
③光通信模拟测量法。调制信号换成声音信号，输出光强最小，且相对于调制信号为倍频关系，输出波形严重失真。打开调制加载开关，在外调输入插座外接放音机，音量可以由“解调幅度”控制，在直流电压逐渐增大的过程中，声音会出现两次音量最小且失真的现象。由于感官判断误差，导致测量不精确；然而用它能够测量出半波电压的近似值，可以利用这一点来调整光路，从而节省时间。在测量过程中，当出现声音失真时，輸出波形图近似为一直线，此时如果把外调输入换成正弦波，我们就会发现此时输出和输入也是近似倍频的关系。
3结语
在电光调制晶体的半波电压倍频法测量中，为了克服调制幅度波形畸变问题的干扰，充分运用频调制频测量法、半波电压极值测量法和光通信模拟测量法，这三种方法可操作性好，测量精确度高，对于晶体半波电压的准确测量提供了实验方法和测量依据。
参考文献：
[1] 孙鉴,牟海维,刘世清,等.电光调制实验中半波电压的测量 [J].光电子技术,2007,27(3):212-215.