常见光电器件有哪些？

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王玉梅

2021-11-10 09:34:24

激光器

组成部件：
工作介质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。在这种介质中可以实现粒子数反转，以制造获得激光的必要条件。具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。
激励：为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处于上能级的粒子数增加。有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。
谐振腔：可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。
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锁模激光器

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如果在激光谐振腔内不加入任何选模装置，那么激光器为多纵模输出。在自由运转激光器中，纵模及横模是在无任何固定的振幅及相位关系下同时振荡的，在频域范畴内，激光辐射由许多纵模间隔为 C/2L 的谱线组成。这些模彼此互不相关地进行振荡，其相位随机地分布在﹣π到﹢π之间。其时域输出特征类似热噪声。但是，如果迫使振荡模彼此之间的相位关系保持固定，那么激光输出将以完全确定的形式变化。此时，我们说激光是锁模或锁相的。
锁横激光器的输出为高斯分布(频率对振幅)，并且相位完全一样。在时域内，激光输出为高斯脉冲串，因此锁模相当于使谱线的振幅及相位相关。

目的：获得窄脉宽、高峰值功率的超短脉冲激光。
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偏振控制器

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原理：
双折射现象：各向异性晶体能使一条单色的入射光线分成两条折射的光线。在这两条折射光线中，一条折射光线遵循熟知的折射定律，称为寻常光或o光；另一条当入射光线的入射角为零时也存在，且折射光线与入射光线一般不在同一面内，它不遵循折射定律，称之为非常光或e光。这种现象称为双折射。
当偏振光在具有双折射性质的介质中传输时，由于o光和e光的折射率不同，传输速度不同，引起一光线相对另一光线产生相位推迟，从而引起光的偏振态发生改变。
波片型偏振控制器

以线偏振光垂直入射到晶片，其振动方向与晶片光轴夹θ角（θ≠0），入射的光振动分解成垂直于光轴（o 振动）和平行于光轴（e振动）两个分量，它们对应晶片中的o光和e光。
晶片中的o光和e光沿同一方向传播，但传播速度不同(折射率不同) ，穿出晶片后两种光间产生(no－ne)d光程差，d为晶片厚度，no和ne为o光和e光的折射率，两垂直振动间的相位差为Δj=2π（no－ne）d/λ。两振动一般合成为椭圆偏振。Δj=kπ（k为整数）时合成为线偏振光；Δj=（2k+1）π/2，且θ=45°时合成为圆偏振光。凡能使o光和e光产生λ/4附加光程差的波片称为四分之一波片。若以线偏振光入射到四分之一波片，且θ=45°，则穿出波片的光为圆偏振光；反之，圆偏振光通过四分之一波片后变为线偏振光。凡能使o光和e光产生λ/2附加光程差的波片称为二分之一波片。线偏振光穿过二分之一波片后仍为线偏振光，只是一般情况下振动方向要转过一角度。光程差可任意调节的波片称补偿器，补偿器常与起偏器结合使用以检验光的偏振状态。

波片型偏振控制器就是利用波片推迟理论来改变光的偏振态。典型的波片型偏振控制器光学系统主要由线性起偏器、四分之一波片和半波片组成。通过电机旋转λ/4和λ/2波片，使得其快轴相对线偏振光振动方向可旋转任意角度，从而可获得需要的任何偏振态。

光纤环型偏振控制器

单模光纤与单轴晶体一样具有双折射特性。这一特性将使注入到光纤中的线偏振光以两个相互垂直模式HE11 X和HE11Y 传播，其传播速度稍有不同。
与波片影响偏振态相似，在光纤中传输光的偏振态也将沿光纤的长度方向连续变化，假设把一束线偏振光注入光纤，它将被分成 HE11 X和HE11Y两种模式并分别在x轴和y轴上作直线偏振传输。由于两模式的传输常数β不同，在沿光纤长度方向的任意位置，其偏振态由Ex和Ey的矢量合成。设在光纤的a点时，两模式矢量Ex和Ey的振动相位相同，其合成偏振态为线性偏振；b点时由于传播速度的差异，使得两矢量Ex和Ey的相位差变为π/2，其合成偏振态将变为圆偏振；c点两矢量Ex和Ey的相位差变为π，其偏振态又变为线偏振，但与a点相比旋转了90°；d点两矢量Ex和Ey的相位差变为3π/2，偏振态变为圆偏振，但旋转方向与b点相反；e点两矢量Ex和Ey的相位差变为2π，其偏振态又回到a点状态；依此类推，沿着光纤偏振态将循环变化下去，这与偏振态随波片的厚度变化现象相似。因此可根据全波片、半波片、四分之一波片的制备原理，用光纤制备λ、λ/2、λ/4光纤型推迟环。

电光型偏振控制器

电光型偏振控制器是利用一类特殊光电材料如ADP、KDP、LiTaO3研制而成的，当对这类材料施加电场时，它的双折射将产生变化，这种变化和施加电场的关系与光电材料、电场方向有关，有时它们成正比，但有时与电场的平方成正比。由于双折射的原因，当一束线偏振光通过这类材料后，其偏振态将发生改变。
压光偏振控制器

压光偏振控制器类似电光型偏振控制器，但使其材料的双折射产生变化用的是压力而不是电场。当某些各向同性的材料如氟化锂，在与光束相垂直的方向上受力时，它们将变为单轴材料，并产生与应力成正比的相位推迟，从而达到改变偏振态的目的。目前用压光效应制作的相位推迟片已广泛应用于紫外区。

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