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实验9 声光效应的研究 声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波 与介质中 波相互作用的结果。 光效应就是研究光通过声波扰动的介质时发生散射或衍射 的现象。由于弹光效应，当超 纵波以行波形式在介质中传播时会使介质折射率产生正弦或 余弦规律变化，并随超声波一起传播，当激光通过此介质时，就会发生光的衍射，即声光衍 射。衍射光的强度、频率、方向等都随着超声波场而变化。其中衍射光偏转角随超 波频率 的变化现象称为 光偏转；衍射光强度随超 波功率而变化的现象称为 光调制。 早在本世纪30 年代就开始了 光衍射的实验研究。60 年代激光器的问 为声光现象的 研究提供了理想的光源，促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。 光效应为控制激光 束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如 光调制 器、声光偏转器、和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有 着重要的应用。 实验目的 1．了解 光相互作用的原理。 2．了解喇曼－纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点。 3．通过对声光器件衍射效率、中心频率和带宽的测量加深对其概念的理解 4．测量 光偏转和 光调制曲线。 实验原理 当超 波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化， 并且导致介质的折射率也发生相应变化。当光束通过有 超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是 光效应。 y 有超声波传播的介质如同一个相位光栅。 声光效应有正常 光效应和反常声光效应之分。在 k 各项同性介质中， －光相互作用不导致入射光偏振 b 态的变化，产生正常声光效应。在各项异性介质中， 2 －光相互作用可能导致入射光偏振状态的变化，产生反 q 常声光效应。反常 光效应是制造高性能声光偏转器和 o x 可调滤波器的基础。正常 光效应可用喇曼－纳斯的光 栅假设作出解释，而反常 光效应不能用光栅假设作出 L k L 说明。在非线性光学中，利用参量相互作用理论，可建 2 2 立起 －光相互作用的统一理论，并且运用动量匹配和 失配等概念对正常和反常 光效应都可作出解释。本实 图6-9-1 光衍射 验只涉及到各项同性介质中的正常 光效应。 设声光介质中的超 行波是沿y 方向传播的平面纵波，其角频率为ws ls ，波长为 波矢 k s x w l k