聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)報告

1、聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解聲光作用和聲光調(diào)制器的基本原理.2. 掌握及調(diào)制出布拉格衍射.3. 觀察交流信號及音頻信號調(diào)制特性.2. 實(shí)驗(yàn)儀器可調(diào)半導(dǎo)體激光、聲光晶體盒、聲光調(diào)制電源及滑座和旋轉(zhuǎn)平臺.3. 實(shí)驗(yàn)原理1.聲光互作用聲光互作用效應(yīng)是當(dāng)超聲波傳到聲光介質(zhì)內(nèi)，聲光介質(zhì)發(fā)生形變，導(dǎo)致介質(zhì)的光學(xué)性能產(chǎn)生改變，即介質(zhì)的折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象。在超聲波的作用下，聲光介質(zhì)的光學(xué)折射率發(fā)生空間周期性的變化，相當(dāng)于介質(zhì)內(nèi)形成了一個折射率光柵，當(dāng)激光通過介質(zhì)是發(fā)生衍射。聲光衍射使光波在通過介質(zhì)后的光學(xué)特性發(fā)生改變，即光波的傳播方向，強(qiáng)度，相位，頻率發(fā)生了改變。2. 聲光器件的基本原理聲光調(diào)制的工

2、作原理：聲光調(diào)制是利用聲光效應(yīng)將信息加載于光頻載波的一種物理過程。調(diào)制信號是以信號( 調(diào)輻) 形式作用于電- 聲換能器上，電- 聲換能器將相應(yīng)的電信號轉(zhuǎn)化為變化的超聲場，當(dāng)光波通聲光介質(zhì)時，由于聲光作用，使光載波受到調(diào)制而成為“攜帶”信息的強(qiáng)度調(diào)制波。分拉曼納斯型聲光調(diào)制器和布拉格聲光調(diào)制器。拉曼納斯型聲光調(diào)制器特點(diǎn)：工作聲源頻率低于 10MHz只限于低頻工作，帶寬較小。布拉格聲光調(diào)制器特點(diǎn)：衍射效率高，調(diào)制帶寬較寬。其中調(diào)制帶寬是聲光調(diào)制器的一個重要參量，它是衡量能否無畸變地傳輸信息的一個重要指標(biāo)，它受布拉格帶寬的限制。對于給定入射角和波長的光波，只有一個確定的頻率和波矢的聲波才能滿足布拉格

3、條件。當(dāng)采用有限的發(fā)散光束和聲波場時，波束的有限角將會擴(kuò)展，因此，在一個有限的聲頻范圍內(nèi)才能產(chǎn)生布拉格衍射。3. 拉曼納斯衍射和布拉格衍射（1）布拉格衍射當(dāng)聲波頻率較高，聲波作用長度較大，而且光束與聲波波面間以一定的角斜入射時，光波在介質(zhì)中要穿過多個聲波面，故介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。當(dāng)入射光與聲波面間夾角滿足一定條件時，介質(zhì)內(nèi)各級衍射光會相互干涉，各高級次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0 級和+1 級或（-1 級）（視入射光的方向而定）衍射光，即產(chǎn)生布拉格衍射。因此，若能合理選擇參數(shù)，并使超聲場足夠強(qiáng)，可使入射光能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到+1 級（或-1 級）衍射極值。因而光束能量可以得到充分利用，所以，

4、利用布拉格衍射效應(yīng)制成的聲光器件可以獲得較高的效率。（2）、拉曼納斯衍射當(dāng)超聲頻率較低，光波平行于聲波面入射（即垂直于聲場傳播方向），聲光互作用長度較短時，在光波通過介質(zhì)的時間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計，則聲光介質(zhì)可近似看做為相對靜止的“平面相位光柵”，產(chǎn)生拉曼納斯衍射。由于聲速比光速小得多，而且聲波長 比光波長 大得多，當(dāng)光波平行通過介質(zhì)時，幾乎不通過聲波面，因此只受到相位調(diào)制，即通過光密（折射率大）部分的光波波陣面將推遲，而通過光疏（折射率?。┎糠值墓獠ú嚸鎸⒊埃谑峭ㄟ^聲光介質(zhì)的平面波波陣面出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象，變成一個折皺曲面。由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方

5、向?qū)ΨQ分布的多級衍射光，這就是拉曼納斯衍射。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及注意事項(xiàng)1. 觀察聲光調(diào)制的衍射現(xiàn)象（1） 調(diào)節(jié)激光束亮度，使在相屏中心有明晰的光點(diǎn)呈現(xiàn)，此即為聲光調(diào)制的0級光斑；（2） 打開聲光調(diào)制電壓，此時以80MHz為中心頻率的超聲波開始對聲光晶體進(jìn)行調(diào)制；（3） 微調(diào)載物平臺上聲光調(diào)制器的轉(zhuǎn)向，以改變聲光調(diào)制器的光束入射角，即可出現(xiàn)因聲光調(diào)制而出現(xiàn)的衍射光斑；（4） 仔細(xì)調(diào)節(jié)光束對聲光調(diào)制器的角度，當(dāng)+1級或-1級衍射光最強(qiáng)時，聲光調(diào)制器即運(yùn)轉(zhuǎn)在布拉格條件下的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。注：控制電壓為一定值；入射激光必須以特定的布拉格角度入射。2. 觀察交流信號調(diào)制特性打開信號發(fā)生器，輸入交流的正弦波信號。

6、加載器把直流偏壓器和信號發(fā)生器的交流電壓疊加在一起輸出到線性聲光調(diào)制器上，在示波器可以看到被調(diào)制的激光的正弦波，測出示波器信號波的相對幅度。3. 聲光調(diào)制與光通訊演示在驅(qū)動源輸入端加入外調(diào)制信號（如音頻信號），則衍射光強(qiáng)將隨次信號變化，從而達(dá)到控制激光輸出特性的目的。4. 計算聲光調(diào)制偏轉(zhuǎn)角定義一級光和0級光間的距離為d，聲光調(diào)制器到接受孔之間的距離為L，由于Ld,即可求出聲光調(diào)制的偏轉(zhuǎn)角=d/L。注意事項(xiàng);1. 調(diào)整光電探測器的高度，使得激光束落在光電探測器中心。2. 將聲光調(diào)制器的通過孔置于載物平臺的中心位置，調(diào)整好高度，使得激光束剛好通過小孔。3. 做實(shí)驗(yàn)時應(yīng)注意光強(qiáng)從弱到強(qiáng)，避免剛開始激光過強(qiáng)。4.