声光调制要点分析.ppt

? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页1 复****相关知识声波在介质中传播时,使介质产生弹性形变,引起介质的密度呈疏密相间的交替分布,因此,介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。这如同一个光学“相位光栅”,光栅常数等于声波长? s。当光波通过此介质时,会产生光的衍射。衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。声光晶体等价于一个相位光栅? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页2 拉曼-纳斯衍射产生拉曼-纳斯衍射的条件: 当超声波频率较低,光波平行于声波面入射,声光互作用长度 L较短时,在光波通过介质的时间内,折射率的变化可以忽略不计,则声光介质可近似看作为相对静止的“平面相位栅”。拉曼-纳斯衍射的特点:由出射波阵面上各子波源发出的次波将发生相干作用,形成与入射方向对称分布的多级衍射光。? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页3 各级衍射的方位角为(最大值的位置) : ),2,1,0( sin????????m mk km si sm???各级衍射光的强度为: nL LknvvJI i m m???????2)( ),( 2? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页4 衍射效率为: ?????????) 2(2 1 sin 21 nL I I i s??? PS nn 32 1???。可以实现对光强的调制改变, ,一级衍射光的强度将有关。改变值,与超声驱动功率场作用下的弹性应变幅为声光晶体在声, 是声光晶体的弹光系数 s sP P S PisII?? 1? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页5 布喇格衍射产生布喇格衍射条件: 声波频率较高,声光作用长度 L较大,光束与声波波面间以一定的角度斜入射,介质具有“体光栅”的性质。布喇格衍射的特点: 衍射光各高级次衍射光将互相抵消,只出现 0级和+1 级(或?1级)衍射光。? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页6 衍射效率为: ???????? s i sPMH LLI I 2 212 sin???M 2为声光材料的品质因数, Ps超声功率; H为换能器的宽度, L为换能器的长度。同样的改变超声功率,也可以达到改变一级衍射光的强度。 isII?? 1? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页7 一. 声光调制器的工作原理声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。调制信号是以电信号(调辐)形式作用于电-声换能器上,电-声换能器将相应的电信号转化为变化的超声场, 当光波通过声光介质时,由于声光作用,使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。 声光调制( Acousto -optical Modulate) ? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页8 声光体调制器是由声光介质、电—声换能器、吸声(或反射) 装置及驱动电源等所组成。(1) 声光介质,声光介质是声光互作用的场所。当一束光通过变化的超声场时, 由于光和超声场的互作用,其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光,利用衍射光的强度随超声波强度的变化而变化的性质,就可以制成光强度调制器。声光调制器结构吸声装置 Laser in Laser out 声光体调制器的组成(2) 电—声换能器(又称超声发生器) (3) 吸声(或反射)装置(放置在超声源的对面)。(4) 驱动电源它用以产生调制电信号施加于电—声换能器的两端电极上,驱动声光调制器(换能器)工作。? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页9 声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。调制信号是以电信号(调辐)形式作用于电声换能器上而转化为以电信号形式变化的超声场,当光波通过声光介质时,由于声光作用,使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。由前面分析可知,无论是拉曼—纳斯衍射,还是布拉格衍射, 其衍射效率均与附加相位延迟因子ν=2πΔ nL /λ有关,而其中声致折射率差Δn正比于弹性应变幅值 S,而 S∝声功率 P s,故当声波场受到信号的调制使声波振幅随之变化,则衍射光强也将随之做相应的变化。? UP ? DOWN ? BACK 2017-1-11 共 29页 10 (1) 、拉曼-纳斯型声光调制器调制器的工作原理如图 1(a) 所示,工作声源频率低于 10MHz 。只限于低频工作,带宽较小。入射光衍射光调制信号图1 拉曼-纳斯型声光调制器