第八讲声光调制试卷.pptVIP

在声功率Ps (或声强Is )较小的情况下，衍射效率? s 随声强度Is单调地增加(呈线性关系) 必须使入射光束以布拉格角θB入射，同时在相对于声波阵面对称方向接收衍射光束时，才能得到满意的结果。 （2）布喇格型 二、工作原理 13 （1）调制带宽 调制带宽是衡量能否无畸变地传输信息的一个重要指标，取1级衍射光强下降到中心频率时衍射光强的一半所对应的频率变化，用（Δf）m表示。 对于给定入射角和波长的光波，只有一个确定的频率和波矢的声波才能满足布拉格条件。当采用有限的发散光束和声波场时，波束的有限角将会扩展，因此，在一个有限的声频范围内才能产生布拉格衍射。 三、性能指标 允许的声频带宽与布拉格角的可能变化量之间的关系为 ： 12 设入射光束的发散角为??i，声波束的发散角为??，对于衍射受限制的波束，这些波束发散角与波长和束宽的关系分别近似为 w0：入射光束束腰半径；n：为介质的折射率；D：声束宽度。 （1）调制带宽 三、性能指标 11 如果考虑两束最边界的衍射光发生重叠 入射角覆盖范围应为 带宽与声波穿过光束的渡越时间（w0/vs)成反比，即与光束的直径(w0)成反比。用宽度小的光束可以得到较大的带宽。但光束发散角不能太大，否则，0级和1级衍射会有部分重叠，降低调制的效果。 即最大的调制带宽 近似等于声频率fs的一半。因此，大的调制带宽要采用高频布喇格衍射才能得到。 （1）调制带宽 三、性能指标 10 因此要求 （2）衍射效率 要得到衍射效率ηs=100％，所需要的声强度为 所需的声功率 三、性能指标 9 声光材料品质因数M2越大，获100%的衍射效率所需声功率越小。则电声换能器的截面应做得长（L大）而窄（H小）。 f0：声波中心频率 表征声光材料的调制带宽特性的品质因数 M1值越大，声光材料制成的调制器所允许的调制带宽越大。 （2）衍射效率 三、性能指标 8 虽然增大作用长度L会提高衍射效率，但是，也会导致调制带宽的减小 假如声波的发散角 会得到 提高布拉格声光调制器衍射效率的途径： 1、选择声光性能指数（材料常数或优值）的声光介质； 2、声光介质的长度（L)足够长、宽度(H)窄和适当增加声功率Ps。 注意：功率过高会导致器件过热，从而影响器件的工作性能和可靠性。 （2）衍射效率 三、性能指标 7 （3）声束与光束的匹配 为了充分利用声能和光能，认为声光调制器比较合理的情况是工作于声束和光束的发散角比。 提高衍射光的消光比→希望衍射光尽量与0级光分开→要求衍射光中心和0级光中心之间的夹角大于2Δφ ，即大于8λ/πd0。由于衍射光和0级光之间的夹角（即偏转角）等于 三、性能指标 6 不是超声能量边缘浪费，就是不满足布拉格条件而不被衍射。 调制器性能最佳。 可分离条件为 : D0：高斯光束腰部直径 τ：声束穿越光束的度越时间 （3）声束和光束的匹配 三、性能指标 5 最佳发散角比的条件 实际应用中就可以选择合适的聚焦透镜焦距 四、波导调制器 4 ?i ?d ks 入射光 衍射光 L 声表面波 电声换能器 波导层 y切割LiNbO3衬底 声光布拉格型波导调制器 布拉格型波导调制器由平面波导和交叉电极换能器组成。 波导衬底材料采用压电材料（如LN等）目的：激起表面弹性波。 采用Ti扩散形成波导。 用光刻方法在表面形成交叉电声换能器。 波导光与电极板条间的夹角满足布拉格角θB，换能器产生的超声波引起波导和衬底折射率周期变化。 四、波导调制器 其光强为 ?? ：在电场作用下导波光通过长度为L距离的相位延迟；B：比例系数，取决于波导的有效折射率neff等因素。 因此，衍射光强I1随电压V的变化而变化，达到对波导光的调制目的。 3 因此，相对于声波波前以?B入射的波导光波穿过输出棱镜时，得到与入射光束成2?B 的1级衍射光。 在激光谐振腔系统中有声光锁模、声光Q开关和腔倒空技术； 在信号处理系统中有雷达、电子对抗和光通信的声光信号处理技术； 在光学高精度传感系统中有光学陀螺、水听器和干涉系统技术； 在激光技术系统中有文字、图像和其它信息处理技术。 声光器件的应用 知识补充 2 本讲小结 1、声光调制器的结构及其功能、波导声光调制的原理等 1 2、声光调制的工作原