声光调制

5.3声光调制5.3.1声光调制的物理基础5.3.2声光相互作用的2种类型5.3.3声光体调制器5.3.4声光调制器的设计原则5.3.1声光调制的物理基础———声光效应声波是一种弹性波（纵向应力波），在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分如同一个光学的“相位光栅”，该光栅间距（光栅常数）等于声波波长。当光波通过此介质时，就会产生光的衍射。衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。声波在介质中传播分为行波和驻波两种形式。图5-18超声行波在介之中的传播sa0Ax图5-19超声驻波sax5.3.2声光相互作用的2种类型Bragg衍射与Raman-Nath衍射一、Bragg衍射特点二、各向同性介质中的正常布拉格衍射三、异常布拉格衍射四、Raman-Nath衍射的特点一、Bragg衍射特点（1）光波与声波以一定的角度斜入射；（2）声波频率比较高；（3）声光作用距离L比较长。二、各向同性介质中的正常布拉格衍射布拉格方程图5-22布拉格声光衍射s2/入射光非衍射光衍射光声波图5-23产生布拉格衍射条件的模型s衍射光xBCADid1’2’12（a）s衍射光ECid3’2’32（b）xxFG入射光入射光i三、异常布拉格衍射产生于各向异性的声光介质中，介质对入射光与衍射光的折射率不同。kskdkiidkskdkiid图5-24正常布拉格衍射波矢图图5-25异常布拉格衍射波矢图四、Raman-Nath衍射的特点图5-20拉曼-纳斯衍射图5-21垂直入射情况x入射光光波阵面s声波阵面声波zxks2/q2/qki-L/2+L/2d=y5.3.3声光体调制器一、声光体调制器的结构二、声光调制的工作原理三、调制带宽四、声光调制器的衍射效率一、声光体调制器的结构图5-26声光调制器结构声介质耦合介质电声换能器电极电极引线电极引线电极电声换能器耦合介质声光调制器结构声光介质Ps0t图5-27电光调制的特性曲线调制信号入射光L衍射光调制信号（a）L（b）入射光衍射光图5-28声光调制器（a）拉曼-纳斯型（b）布拉格型二、声光调制的工作原理三、调制带宽012cos2ssBmnvff122msffff四、声光调制器的衍射效率2222cos2BsIML222cos2BssHPKLIML72212ssnPMnvMv5.3.4声光调制器的设计原则一、声光介质材料的选择二、电-声换能器三、声束和光束的匹配一、声光介质材料的选择3条原则二、电-声换能器2个能量传递环节三、声束和光束的匹配图5-29具有波束发散的布拉格衍射B’A’ABi22入射光O声波5.4磁光调制（自学）5.5直接调制（自学）输出功率（mW）驱动电流（mA）It相对辐射强度（%）波长（μm）8509501050高于阈值低于阈值图5-32半导体激光器的输出特性图5-33半导体激光器的光谱特性调制信号直流偏置LCLD图5-34半导体激光器调制（a）电原理图（b）调制特性曲线Ib直流偏置调制信号输出信号输出功率P（a）（b）I图5-35数字调制特性Ib调制信号“断”输出功率PI“通”Id