实验十六光折变晶体光折变特性.doc

【光折变晶体的光折变特性】 光折变效应是指在特定的晶体材料中，如铌酸锂和钽酸锂，当受到聚焦激光束照射时，晶体的折射率会发生可逆变化，进而影响光波的传播，产生光衍射现象。这一效应最早在1966年由贝尔实验室的科学家们在进行光倍频实验时偶然发现，并最初被称为“光损伤”。然而，后续研究发现，这种“光损伤”并不像传统意义上的永久性损害，而是可以通过均匀光照或加热等方式恢复原状。1968年，陈等人提出这种现象可以用于光数据存储，从而引发了对光折变效应的广泛关注和深入研究。 光折变效应与强光非线性效应不同，它能在非常低的激光功率（毫瓦级别）作用下，在较短的时间尺度上观察到各种非线性效应。因此，光折变非线性光学成为了一个独立的研究领域，发展迅速，并在光存储、光学信息处理、光计算和光相位共轭技术等领域有着广泛的应用。 实验目的旨在理解和熟悉光折变原理以及二波耦合效应。实验基于光波耦合理论，两束相同频率的激光在光折变介质中相互作用，形成干涉图样，进而产生空间电荷场的调制。调制的空间电荷场通过电光效应改变晶体的折射率，导致光束之间发生能量交换。这个过程可以用麦克斯韦方程和耦合波方程来描述。 在无外加电场的扩散主导型晶体中，二波耦合增益系数与入射光束的夹角有关。实验中，通过测量有耦合和无耦合时激光强度的变化，可以计算得到二波耦合增益系数，并进一步分析其与入射光角度的关系。实验设备包括532nm固体激光器、偏振器、衰减片、分光镜和反射镜等，实验步骤包括调整光路、测量光响应时间和检测耦合后的光强变化。 通过这样的实验，可以直观地了解光折变晶体的工作原理，以及如何利用这些原理进行光学信息处理。光折变效应的可逆性和对低功率激光的敏感性使其成为光学领域的关键技术和研究焦点，为未来的光子学应用提供了广阔的可能性。