74、电光扫描器原理与类型详解

电光扫描器原理与类型详解

1. 电光效应理论

1.1 电光效应

所有材料在一定程度上都存在电光（EO）效应，下面讨论的 EO 偏转器和扫描器都依赖于此。不过，只有少数材料在施加电场时，其性质变化足够大，可用于偏转和开关应用。通常，像晶体这类材料，施加电场时其折射率会发生变化，从而能依据普通折射光学规则对光束进行有效偏转。

在晶体中，施加电场诱导的极化方向可能与电场方向不同。从数学角度看，相对介电常数需用二阶张量表示：
[D_i = \epsilon_0K_{ij}E_j = \epsilon_0E_i + P_i]
其中，(\epsilon_0) 是自由空间的介电常数，(K_{ij}) 是相对介电张量，(E_i) 和 (P_i) 分别是电场和诱导极化的第 (i) 个分量，且假设对重复指标求和。这里我们主要讨论既无磁性也无旋光性，且吸收可忽略不计的晶体，此时 (K_{ij}) 是实对称张量。

任何对称二阶张量 (S_{ij}) 都可以用一个椭球或双曲面来表示，其定义为：
[S_{ij}x_ix_j = 1]
这样，我们可以为 (K_{ij}) 或其逆 ((1/K) {ij}) 构建这样的曲面。而各向同性材料中，由相对介电常数平方根给出的折射率并不像二阶张量那样变换。由于在各向同性材料中 (K = n^2)，通常采用以下符号表示：
[ \frac{x_ix_j}{n^2} = 1 ]
这个椭球面被称为折射率椭球或指示图。在 ((1/n^2) {ij}) 为对角矩阵的坐标系中，上式可简化为：
[ \frac{x_1^2}{n_x^2} + \frac{x_2^2}{n_y