第三章光電子技術(shù)-終版

聲光效應(yīng)的應(yīng)用

組員：

史炯3011202021宋佳慧3011202022湯駿杰3011202023王從立3011202024王麗君3011202025 王惟婧3011202026

一、什么是聲光效應(yīng)？事實(shí)：彈光效應(yīng)：媒質(zhì)在外力作用下發(fā)生彈性應(yīng)變，從而導(dǎo)致媒質(zhì)光學(xué)性質(zhì)改變的現(xiàn)象。聲波在媒質(zhì)中傳播時(shí)，由于應(yīng)變緣故，使介質(zhì)的折射率隨空間和時(shí)間周期性地變化。聲波是一種彈性波。定義：光電效應(yīng)：光通過(guò)這種媒質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生衍射，是聲場(chǎng)和光波場(chǎng)在聲光媒質(zhì)中的相互作用（彈光效應(yīng)一種）聲光效應(yīng)是彈光效應(yīng)的一種。各向同性截止在受到應(yīng)力作用時(shí)，介質(zhì)具有應(yīng)力方向?yàn)楣廨S的單軸晶體的性質(zhì)，在應(yīng)力方向以及與之垂直方向上產(chǎn)生折射率差為若介質(zhì)中縱聲波沿Z方向傳播，則介質(zhì)粒子沿Z方向的位移產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)榻橘|(zhì)折射率為：當(dāng)縱聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)折射率隨著空間位置和時(shí)間呈現(xiàn)周期性變化，可以將該介質(zhì)視作一個(gè)運(yùn)動(dòng)的聲光柵，以聲速移動(dòng)，對(duì)于入射光而言，運(yùn)動(dòng)的聲光柵可以看做靜止不變的，不隨時(shí)間而變化。

從原理上講，聲光效應(yīng)既可用于光強(qiáng)調(diào)制，也可以用于頻率調(diào)制。由于衍射光的頻率不再與入射光相同，其改變量決定于聲波頻率，因而可以通過(guò)控制聲波驅(qū)動(dòng)電信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)制。但是，由于聲波頻率遠(yuǎn)低于光波頻率，頻率調(diào)制的意義不大。

聲光調(diào)制二、聲光調(diào)制器聲光調(diào)制器簡(jiǎn)介聲光調(diào)制是一種外調(diào)制技術(shù)，通常把控制激光束強(qiáng)度變化的聲光器件稱作聲光調(diào)制器。聲光調(diào)制技術(shù)比光源的直接調(diào)制技術(shù)有高得多的調(diào)制頻率；與電光調(diào)制技術(shù)相比，它有更高的消光比（一般大于1000：1），更低的驅(qū)動(dòng)功率，更優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性和更好的光點(diǎn)質(zhì)量以及低的價(jià)格；與機(jī)械調(diào)制方式相比，它有更小的體積、重量和更好的輸出波形。根據(jù)它的用途特點(diǎn)可分為：脈沖聲光調(diào)制器、線性聲光調(diào)制器、正弦聲光調(diào)制器、紅外聲光調(diào)制器等。聲光調(diào)制器的應(yīng)用目前主要供應(yīng)兩種聲光調(diào)制器：自由空間式聲光調(diào)制器和光纖耦合聲光調(diào)制器（或稱為全光纖聲光調(diào)制器）。主要用在彩色印刷、激光成像和顯示、光纖通訊開(kāi)關(guān)、儀器及科研中。2.1.1自由空間聲光調(diào)制器標(biāo)準(zhǔn)的自由空間聲光調(diào)制器用于對(duì)激光束的數(shù)字或模擬的強(qiáng)度調(diào)制。主要技術(shù)參數(shù)如下：

波長(zhǎng)范圍：240nm到2100nm驅(qū)動(dòng)頻率：20MHz到350MHz光學(xué)上升時(shí)間：5ns調(diào)制帶寬：寬達(dá)100MHz工作介質(zhì)：二氧化碲、鉬酸鉛、熔融石英、石英晶體、燧石玻璃

使用數(shù)字RF驅(qū)動(dòng)器，外控TTL信號(hào)可以快速開(kāi)關(guān)激光束；使用模擬RF驅(qū)動(dòng)器，可以調(diào)節(jié)輸出激光功率和輸入激光功率的比率，典型調(diào)節(jié)范圍為0%到85%。最大調(diào)制帶寬或光學(xué)上升時(shí)間是超聲波穿越激光束時(shí)間的函數(shù)。因此，為了獲得最快的速度，一般將激光束聚焦在調(diào)制器中最小光斑。。

光纖耦合聲光調(diào)制器的主要特征為：

l波長(zhǎng)：1310nm

或

1550nml驅(qū)動(dòng)頻率：40MHz、80MHz

或

110MHzl光學(xué)上升時(shí)間：10ns工作介質(zhì)：二氧化碲和硫族玻璃(ChalcogenideGlass)l

選項(xiàng)：?jiǎn)文?、偏振和多模、有無(wú)接頭，有二光纖、三光纖、四光纖結(jié)構(gòu)光纖耦合聲光調(diào)制器三、聲光偏轉(zhuǎn)器Q<<1:Raman-Nath衍射機(jī)制。光束大致垂直入射聲波束，會(huì)出現(xiàn)一些衍射條紋，其強(qiáng)度可由Bessel函數(shù)得出。Q>>1:Bragg衍射機(jī)制。以特定角入射，只有一條衍射條紋，其他條紋通過(guò)干涉相互抵消聲光偏轉(zhuǎn)器原理：布喇格聲光衍射可以通過(guò)改變超聲波的頻率來(lái)改變衍射光的偏轉(zhuǎn)方向n——聲光介質(zhì)折射率vs——聲速fs——聲波頻率θB與fs成簡(jiǎn)單的線性關(guān)系聲光偏轉(zhuǎn)器的用途：激光電視掃描x-y記錄儀高速激光字母數(shù)字發(fā)生器計(jì)算機(jī)顯微膠卷輸出打印機(jī)聲光偏轉(zhuǎn)器的優(yōu)點(diǎn)：非?？焖?zèng)]有機(jī)械磨損四、聲光可調(diào)諧濾波器聲光可調(diào)諧濾波器

原理是根據(jù)聲光衍射原理制成的分光器件，它由晶體和鍵合在其上的換能器構(gòu)成，換能器將高頻的RF驅(qū)動(dòng)電信號(hào)（一般約為幾十兆赫至二百兆赫之間）轉(zhuǎn)換為在晶體內(nèi)的超聲波振動(dòng)，超聲波產(chǎn)生了空間周期性的調(diào)制，其作用像衍射光柵。當(dāng)入射光照射到此光柵后將產(chǎn)生布喇格衍射，其衍射光的波長(zhǎng)與高頻驅(qū)動(dòng)電信號(hào)的頻率有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。因此，只要改變RF驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率，即可改變衍射光的波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)了可調(diào)諧的光譜濾波。

聲光可調(diào)諧濾波器實(shí)際上是聲光偏轉(zhuǎn)的一個(gè)應(yīng)用，一般用各向異性介質(zhì)作為聲光介質(zhì)，產(chǎn)生布喇格衍射條件為：

用電子學(xué)方法改變聲頻，聲光可調(diào)諧濾波器較之光學(xué)方法調(diào)諧器更為簡(jiǎn)單。包括了：依賴于偏振的單級(jí)共線型聲光可調(diào)諧濾波器不依賴于偏振的聲光可調(diào)諧濾波器四、