聲波是一種縱向機(jī)械應(yīng)力波(彈性波).若把這種應(yīng)力波作用到聲光介質(zhì)中時會引起介質(zhì)密度呈疏密周期性變化,使介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)的周期性變化,這樣聲光介質(zhì)在超聲場的作用下,就變成了一個等效的相位光柵,如果激光作用在該光柵上,就會產(chǎn)生衍射.衍射光的強(qiáng)度,頻率和方向?qū)㈦S超聲場而變化 激光具有極好的時間相干性和空間相干性,它與無線電波相似,易于調(diào)制,且光波的頻率極高,能傳遞信息的容量很大.加之激光束發(fā)散角小,光能高度集中,既能傳輸較遠(yuǎn)距離,又易于保密.因而為光信息傳遞提供了一種理想的光源.
An cmSi 我們把欲傳輸?shù)男畔⒓虞d于激光副射的過程稱為激光調(diào)制
WCT}OiL sL 光調(diào)制分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩類外調(diào)制是指加載調(diào)制信號在激光形成以后進(jìn)行的,即調(diào)制器置于激光諧振腔外,在調(diào)制器上加調(diào)制信號電壓,使調(diào)制器的某些物理特性發(fā)生相的變化,當(dāng)激光通過它時即得到調(diào)制.所以外調(diào)制不是改變激光器參數(shù),而是改變已經(jīng)輸出的激光的參數(shù)(強(qiáng)度,頻率等).
KCd}N 什么是聲光調(diào)制
@ S aU2 聲波是一種縱向機(jī)械應(yīng)力波(彈性波).若把這種應(yīng)力波作用到聲光介質(zhì)中時會引起介質(zhì)密度呈疏密周期性變化,使介質(zhì)的折射率也發(fā)生相應(yīng)的周期性變化,這樣聲光介質(zhì)在超聲場的作用下,就變成了一個等效的相位光柵,如果激光作用在該光柵上,就會產(chǎn)生衍射.衍射光的強(qiáng)度,頻率和方向?qū)㈦S超聲場而變化.所謂"聲光調(diào)制器"就是利用這一原理而實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制或偏轉(zhuǎn)的.
W|J8QNL?jm 聲光調(diào)制的原理
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1 超聲波在聲光介質(zhì)中的作用
aOWW ..| 2 聲光作用
s*{l}~fPkW ①喇曼-奈斯衍射
4eTfb ②布喇格衍射
(#GOXz 3 聲光調(diào)制器
FWI<_KZ O 1 超聲波在聲光介質(zhì)中的作用
8px@sXI*` 聲波在介質(zhì)中傳播分為行波和駐波兩種形式
.&dW?HS 行波所形成的聲光柵其柵面是在空間移動的.介質(zhì)折射率的增大和減小是交替變化的,并且以超聲波的速度Vs向前推進(jìn)
"&*O7cs$pA 在聲光介質(zhì)中,兩列相向而行的超聲波(其波長,相位和振幅均相同)產(chǎn)生疊加,在空間將形成超聲駐波.聲駐波形成的聲光柵在空間是固定的,其相位變化與時間成正弦關(guān)系
\U $'3M 合成聲波方程為:
= TKu2 a(z,t)=a1(z,t)+a2(z,t)=2Acos2πz/λs·sin2πt/Ts
h`n,:Y^++P 介質(zhì)中折射率的變化如圖1所示,聲波在一個周期T內(nèi),介質(zhì)將兩次出現(xiàn)疏密層,且在波節(jié)處密度保持不變,因而折射率每隔半個周期(T/2)在波腹處變化一次,即由極大值變?yōu)闃O小值,或由極小值變?yōu)闃O大值,在兩次變化的某一瞬間介質(zhì)各部分折射率相同,相當(dāng)于一個不受超聲場作用的均勻介質(zhì).
-Yx'qz@ 若超聲頻率(即加在調(diào)制器上的信號頻率)為fs時,則聲光柵出現(xiàn)或消失的次數(shù)為2fs,因而調(diào)制光的頻率為2fs(為超聲頻率的二倍).
6Mu_9UAl` "L^] a$& 圖1
eMyh&@7(F 2 聲光作用
\'Oi0qo> 按照超聲波頻率和聲光介質(zhì)厚度的不同,將聲光作用可以分為兩種類型,即喇曼-奈斯衍射和布喇格衍射.
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