即T∝sinωt（20）
这时，调制器输出的信号和调制信号尽管振幅不同，可是二者的频率却是相同的，输出信号不失真，咱们称为线性调制。
②当
、Um<<
时，如图3（b）所示，把
代入（18）式
即T∝cos2ωt（21）
从（21）式能够看出，输出信号的频率是调制信号频率的二倍，即产生“倍频”失真。
假设把
代入（18）式，经类似的推导，可得
（22）
即T∝cos2ωt，输出信号仍是“倍频”失真的信号。
（a）（b）
图3
③直流偏压U0在0伏周围或在
周围转变时，由于工作点不在线性工作区，输出波形将失真。
④当
，
时，调制器的工作点尽管选定在线性工作区的中心，但不知足小信号调制的要求，（19）式不能写成（20）式的形式。
因此，工作点尽管选定在了线性区，输出波形仍然是失真的。
5．实验仪器
晶体电光调制实验装置图
实验仪器由晶体电光调制电源、光电接收器、He-Ne激光器、调制器等组成。
5．1．晶体电光调制电源。
调制电源由0V—+600V之间持续可调的直流电源、单一频率振荡器（振荡频率约为1kHz）、音频信号和放大器组成，电源面板上有三位半数字面板表，可显示直流电压值。
直流电压的大小用“直流偏压”旋钮调剂。
调制信号可由机内音乐片提供，此调制信号是用装在面板上的“音频”键来选择三个信号中的任意一个信号。
所有的调制信号的大小是通过“调制幅度”旋钮操纵的。
通过前面板上的“调制信号”高频插孔输出的参考信号，接到双踪示波器的一个通道与被调制后的接收的光强信号比较，观看调制器的输出特性。
5．2．调制器。
调制器由一个可旋转的偏振片、一个格兰棱镜、一个可旋转的1/4波片和一块铌酸锂晶体组成，采纳横向调制方式。
晶体放在两个正交的偏振片之间，起偏振片和晶体的x轴平行。
检偏振片和晶体之间可插入1/4波片，偏振片和波片都可绕其几何轴旋转。
晶体放在四维调剂架上，可精细调剂，使光束严格沿晶体光轴方向通过。
5．3．光电接收器。
光电接收器由PIN光电二极管和功率放大器组成。
PIN光电二极管把被调制了的氦氖激光经光电转换，输入到电光调制电箱上，放大后的信号接到双踪示波器，同参考信号比较，观看调制器的输出特性。
电箱内装有音箱插孔，用来再现声音调制信号，面板上还有“调制信号”高频插孔，用示波器测量显示PIN光电二极管接收到的光强信号的大小。
6．实验内容
6．1．观看晶体的集聚偏振光干与图样和电光效应
6．1．1调剂激光管使激光束与晶体调剂台上表面平行，同时使光束通过各光学元件中心。
调剂起偏格兰棱镜和检偏振片正交，且别离平行于x轴，y轴，放上电光晶体后各器件要细调，精细调剂是利用单轴晶体的锥光干与图样的转变完成的。
由于晶体的不均匀性，在检偏振片后面的白屏上可看到一弱光点。
然后紧靠晶体前放一张镜头纸，这时在白屏上可观看到单轴晶体的锥光干与图样，如图4。
一个暗十字图形贯穿整个图样，周围为明暗相间的同心干与圆环，十字形中心同时也是圆环的中心，它对应着晶体的光轴方向，十字形方向对应于两个偏振片的偏振轴方向。
在观看进程中要反复微调晶体，使干与图样中心与光点位置重合，同时尽可能使图样对称、完整，确保光束既与晶体光轴平行，又从晶体中心穿过的要求，再调剂使干与图样显现清楚的暗十字，且十字的一条线平行于x轴。
这一步伐剂很重要，调剂的好坏，直接阻碍下一步的测量，因此，必然要耐心，认真调剂。
6．1．2加上直流偏压时呈现双轴晶体的锥光干与图样，它说明单轴晶体在电场的作用下变成了双轴晶体。
6．1．3两个偏振片正交时和平行时干与图样是互补的。
6．1．4只改变直流偏压的大小时，干与图样不旋转，只是双曲线分开的距离发生转变。
这一现象说明，外加电场只改变感应主轴方向的主折射率的大小，折射率椭球旋转的角度与电场大小无关。
6．2测定铌酸锂晶体的透过率曲线（即T～U曲线），求出半波电压Uπ，再算出电光系数γ22。
在实验中，用两种方式测量铌酸锂晶体的半波电压，一种方式是极值法，另一种方式是调制法。
6．2．1极值法
具体做法是：
电源面板上的信号选择开关拨到“静态”挡，晶体上只加直流电压，不加交流信号，把直流电压从小到大慢慢改变，输出的光强将会显现极小值和极大值，相邻极小值和极大值对应的直流电压之差即是半波电压Uπ。
调整光电接收器对准激光光点，放大器的直流输出接到电箱，再增大直流偏压到最大，维持再减小直流偏压到零，假设读数始终不超过200mV，那么能够开始测量数据了。
加在晶体上的电压在电源面板上的数字表读出，每隔10V增大一次，再读出相应的数字表的读数作为接收器接收到的光强值，数据填入下表。
偏压U（V）
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
光强T（mV）
偏压U（V）
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
光强T（mV）
偏压U（V）
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
光强T（mV）
偏压U（V）
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
光强T（mV）
偏压U（V）
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
光强T（mV）
偏压U（V）
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
光强T（mV）
以T为纵坐标，U为横坐标，画T～U关系曲线，确信半波电压Uπ的数值，并计算电光系数
。
晶体厚度d=1.7mm，宽度m=5.0mm，长度L=50mm，n0=，激光波长λ=。
6．2．2调制法
晶体上直流电压和交流信号同时加上，与直流电压调到输出光强显现极小值或极大值对应的电压值时，输出的交流信号显现倍频失真，显现相邻倍频失真对应的直流电压之差确实是半波电压Uπ。
具体做法是：
电源面板上的信号选择开关拨到“调制”挡，把电源前面板上的“调制信号”输出接到双踪示波器的CH2上，把放大器的“光强信号”接到示波器的CH1上，把CH1、CH2上的信号做比较，调剂直流偏压，当晶体上加的直流电压到某一值U1时，输出信号显现倍频失真，再调剂直流电压，当晶体上加的直流电压到另一值U2时，输出信号又显现倍频失真，接踵两次显现倍频失真时对应的直流电压之差U2－U1确实是半波电压Uπ。
这种方式比极值法更精准，因为用极值法测半波电压时，很难准确的确信T～U曲线上的极大值或极小值，因此其误差也较大。
可是这种方式对调剂的要求很高，很难调到最正确状态。
若是观看不到两次倍频失真，那么需要从头调剂暗十字形干与图样，调整好后再做。
6．2．3改变直流偏压，选择不同的工作点，观看正弦波电压的调制特性
电源面板上的信号选择开关拨到“调制”挡，机内单一频率的正弦波振荡器工作，产生正弦信号，此信号经放大后，加到晶体上，同时，通过面板上的“调制信号”孔，输出此信号，把它接到双踪示波器的CH1上，作为参考信号。
改变直流偏压，使调制器工作在不同的状态，把被调制信号经光电转换、放大后接到双踪示波器的CH2上，和CH1上的参考信号比较。
选择5个不同的工作点40V、80V、120V、160V、200V，观看接收信号的波形并画出图形。
工作点选定在曲线的直线部份，即U0=Uπ/2周围时是线性调制；工作点选定在曲线的极小值（或极大值）时，输出信号显现“倍频”失真；工作点选定在极小值（或极大值）周围时输出信号失真，观看时调制信号幅度不能太大，不然调制信号本身失真，输出信号的失真无法判定由什么缘故引发的，把观看到的波形描下来，并和前面的理论分析作比较。
做这一步实验时，把电源上的调制幅度、调制器上的输入光强、放大器的输出、示波器上的增益（或哀减）这四部份调好，才能观看到专门好的输出波形。
6．2．4用1/4波片改变工作点，观看输出特性
在上述实验中，去掉晶体上所加的直流偏压（直流偏压调至0V），把1/4波片置入晶体和偏振片之间，绕光轴缓慢旋转时，能够看到输出信号随着发生转变。
当波片的快慢轴平行于晶体的感应轴方向时，输出信号线性调制；当波片的快慢轴别离平行于晶体的x、y轴时，输出光失真，显现“倍频”失真。
因此，把波片旋转一周时，显现四次线性调制和四次“倍频”失真。
值得注意的是，不仅通过晶体上加直流偏压能够改变调制器的工作点，也能够用1/4波片选择工作点，其成效是一样的，但这两种方式的机理是不同的。
6．2．5光通信的演示
电源面板的转换开关拨到“音频”挡，现在，正弦信号被切断，输出装在电源箱里的“音频”信号。
输出信号通过接收放大器上的扬声器播放，可听到音乐。
如改变直流偏压的大小，那么会听到音乐的音质有转变，说明音乐也有失真和不失真。
用不透明的物体遮挡光源，那么音乐停止，不遮光，那么音乐又响起，由此说明激光束能够携带音频信号，实现光通信。
把音乐信号接到示波器上，能够看到咱们听到的音乐信号的波形，它是由振幅相的不同频率的正弦波迭加而成的。
7．注意事项
7．1．He-Ne激光管出光时，电极上所加的直流电压高达千伏，要注意人身平安。
激光管点亮10分钟后，达到热平稳，输出功率和模式开始稳固，能够开始实验。
7．2．电光晶体又细又长，容易折断，电极是真空镀的银膜，操作时要注意，晶体电极上面的铜片不能压的太紧或给晶体施加压力，以避免压断晶体。
7．3．PIN光电二极管应幸免强光照射，以避免烧坏。
做实验时，光强应从弱到强，缓慢改变，尽可能在弱光下利用，如此能保证接收器光电转换时线性性良好。
7．4．电源上的旋钮顺时针方向为增益加大的方向，因此，电源开关打开前，所有旋钮应该逆时针方向旋转到头，关仪器前，所有旋钮逆时针方向旋转到头后再关电源。
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