1、 毕业设计（论文）资料设 计 题 目：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：班 级：指导教师姓名：最终评定成绩毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期：
2、使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目 录第一部分 设计说明书一、设计说明书第二部分 过程管理资料一、 毕业设计（论文）课题任务书二、 本科毕业设计（论文）开题报告三、 本科毕业设计（论文）中期报告四、 毕业设计（论文）指导教师评阅表五、 毕业设计（论文）评阅教师评阅表六、 毕业设计（论文）答辩评审
3、表2011 届本科生毕业设计（论文）资料第一部分 设计说明书（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) I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
4、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
5、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，转换效率长沙学院毕业设计(论文) IIABSTRACTElectro-optic modulation，based on linear electro-optic effect，is one of widely used modulation technologiesElectro-optic modulator has
6、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
7、., 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 linea
8、r 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
9、 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 cond
10、ition 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: L
11、iNbO3, electro-optic effect, coupled wave, conversion efficiency长沙学院毕业设计(论文) III目 录摘 要 .IABSTRACT .II第 1 章 绪论 .11.1 电光效应的基本概念 .11.2 线性电光效应的应用 .21.3 电光效应研究的理论发展 .21.4 本论文的主要工作及其意义 .3第 2 章 LiNbO 3的晶体结构和性质 .52.1 LiNbO3晶体结构 .52.2 LiNbO3晶体基本性质 .62.3 LiNbO3晶体特点 .62.4 周期性极化 LiNbO3晶体（PPLN）的制备 .72.5 PPLN 晶体的
12、应用 .82.6 LiNbO3晶体折射率方程 .9第 3 章 线性电光效应的耦合波理论 .11第 4 章 LiNbO 晶体电光效应理论 .1734.1 LiNbO3晶体电光效应的折射率椭球分析法 .174.2 LiNbO3晶体电光效应线性耦合波理论分析法 .19第 5 章 PPLN 结构参数设定 .225.1 相关参数说明 .225.2 PPLN 结构参数 .225.3 有效电光系数设定 .23第 6 章 数值模拟与讨论 .25长沙学院毕业设计(论文) IV6.1 温度 T 的改变对转换效率 的影响 .256.2 波长 的改变对转换效率 的影响 .286.3 外电场 E 的改变对转换效率 的影响 .306.4 晶体占空比 D 的改变对转换效率 的影响 .30结 论 .32参考文献 .33附 录 .34致 谢 .41
