第三章光电子技术-终版

声光效应的应用

组员：

史炯3011202021宋佳慧3011202022汤骏杰3011202023王从立3011202024王丽君3011202025 王惟婧3011202026

一、什么是声光效应？事实：弹光效应：媒质在外力作用下发生弹性应变，从而导致媒质光学性质改变的现象。声波在媒质中传播时，由于应变缘故，使介质的折射率随空间和时间周期性地变化。声波是一种弹性波。定义：光电效应：光通过这种媒质时会发生衍射，是声场和光波场在声光媒质中的相互作用（弹光效应一种）声光效应是弹光效应的一种。各向同性截止在受到应力作用时，介质具有应力方向为光轴的单轴晶体的性质，在应力方向以及与之垂直方向上产生折射率差为若介质中纵声波沿Z方向传播，则介质粒子沿Z方向的位移产生的应变为介质折射率为：当纵声波在介质中传播时，介质折射率随着空间位置和时间呈现周期性变化，可以将该介质视作一个运动的声光栅，以声速移动，对于入射光而言，运动的声光栅可以看做静止不变的，不随时间而变化。

从原理上讲，声光效应既可用于光强调制，也可以用于频率调制。由于衍射光的频率不再与入射光相同，其改变量决定于声波频率，因而可以通过控制声波驱动电信号来实现频率调制。但是，由于声波频率远低于光波频率，频率调制的意义不大。

声光调制二、声光调制器声光调制器简介声光调制是一种外调制技术，通常把控制激光束强度变化的声光器件称作声光调制器。声光调制技术比光源的直接调制技术有高得多的调制频率；与电光调制技术相比，它有更高的消光比（一般大于1000：1），更低的驱动功率，更优良的温度稳定性和更好的光点质量以及低的价格；与机械调制方式相比，它有更小的体积、重量和更好的输出波形。根据它的用途特点可分为：脉冲声光调制器、线性声光调制器、正弦声光调制器、红外声光调制器等。声光调制器的应用目前主要供应两种声光调制器：自由空间式声光调制器和光纤耦合声光调制器（或称为全光纤声光调制器）。主要用在彩色印刷、激光成像和显示、光纤通讯开关、仪器及科研中。2.1.1自由空间声光调制器标准的自由空间声光调制器用于对激光束的数字或模拟的强度调制。主要技术参数如下：

波长范围：240nm到2100nm驱动频率：20MHz到350MHz光学上升时间：5ns调制带宽：宽达100MHz工作介质：二氧化碲、钼酸铅、熔融石英、石英晶体、燧石玻璃

使用数字RF驱动器，外控TTL信号可以快速开关激光束；使用模拟RF驱动器，可以调节输出激光功率和输入激光功率的比率，典型调节范围为0%到85%。最大调制带宽或光学上升时间是超声波穿越激光束时间的函数。因此，为了获得最快的速度，一般将激光束聚焦在调制器中最小光斑。。

光纤耦合声光调制器的主要特征为：

l波长：1310nm

或

1550nml驱动频率：40MHz、80MHz

或

110MHzl光学上升时间：10ns工作介质：二氧化碲和硫族玻璃(ChalcogenideGlass)l

选项：单模、偏振和多模、有无接头，有二光纤、三光纤、四光纤结构光纤耦合声光调制器三、声光偏转器Q<<1:Raman-Nath衍射机制。光束大致垂直入射声波束，会出现一些衍射条纹，其强度可由Bessel函数得出。Q>>1:Bragg衍射机制。以特定角入射，只有一条衍射条纹，其他条纹通过干涉相互抵消声光偏转器原理：布喇格声光衍射可以通过改变超声波的频率来改变衍射光的偏转方向n——声光介质折射率vs——声速fs——声波频率θB与fs成简单的线性关系声光偏转器的用途：激光电视扫描x-y记录仪高速激光字母数字发生器计算机显微胶卷输出打印机声光偏转器的优点：非常快速没有机械磨损四、声光可调谐滤波器声光可调谐滤波器

原理是根据声光衍射原理制成的分光器件，它由晶体和键合在其上的换能器构成，换能器将高频的RF驱动电信号（一般约为几十兆赫至二百兆赫之间）转换为在晶体内的超声波振动，超声波产生了空间周期性的调制，其作用像衍射光栅。当入射光照射到此光栅后将产生布喇格衍射，其衍射光的波长与高频驱动电信号的频率有着一一对应的关系。因此，只要改变RF驱动信号的频率，即可改变衍射光的波长，从而实现了可调谐的光谱滤波。

声光可调谐滤波器实际上是声光偏转的一个应用，一般用各向异性介质作为声光介质，产生布喇格衍射条件为：

用电子学方法改变声频，声光可调谐滤波器较之光学方法调谐器更为简单。包括了：依赖于偏振的单级共线型声光可调谐滤波器不依赖于偏振的声光可调谐滤波器四、