第三讲 表面声光效应

一、前言 在第一、二讲中,我们已经讲述了体声光效应,即发生在声光介质材料内部的声波与光波的相互作用。在这一讲里,我们将要讲述由声表面波引起的声光效应,因为这是发生在声光介质材料表面的一种声光互作用,参与这种相互作用的声波和光波都被限制在介质材料表面薄层(约1—10μm)内,所以我们把这种由声表面波引起的声光效应称为表面声光效应。由于光能和声能都集中于表面,都是受限波,不存在横向衍射发散,因此能量密度高,互作用距离长。利用表面声光互作用易于获得高效率的声光器件,而且器件还具有体积小和易于与其他光学元器件集成于同一基片等优点。所以。

声光效应实验研究

介绍声光效应的最新理论进展。采用光栅假设,对各向同性介质中的声光效应作了简要讨论,导出了第m级衍射光的衍射效率公式。研究和介绍一种新的声光效应实验装置。在实验中,应用线阵CCD光强分布测量仪等,通过改变超声波的频率和功率,分别实现了对激光束方向的控制和强度的调制;定量给出了声光偏转量的关系曲线和声光调制测量的关系曲线。实验表明,在布喇格衍射下,通过固定超声波功率,测量衍射光相对于零级衍射光的相对光强与超声波频率的关系曲线,不仅可以计算声速,还可以确定声光器件的带宽和中心频率。

应用声光耦合理论对声光效应的研究

应用声光耦合理论,研究了布拉格衍射时的声光相互作用规律及声光的偏转、调制.通过实验测量,绘制了声光偏转和调制曲线,并结合理论对实验结果作了分析讨论.结果表明,应用声光耦合理论所得声光偏转和调制规律与实际情况基本吻合,但由于实际应用的条件限制,因此最大声光衍射效率不可能达到100%.

基于声光效应的无线光通信光束扫描系统研究

将新型的光束偏转器件——声光器件引入AT系统中,在建立了声光偏转器的偏转模型的基础上设计了一种快速、非机械的光束跟踪、瞄准系统。此系统与普遍使用的机械光束控制方式相比具有光束偏转速度快、控制方便、功耗小、可重复性好和体积小等诸多优点,显著的提高了光束对目标跟踪的实时性和稳定性。

基于声光效应的激光束偏转控制方法研究

给出了基于USB总线的声光效应系统框图,介绍了声光偏转和调制的原理,通过超声波频率的改变来控制激光光束的方向。在布喇格衍射下,测量声光偏转量,计算超声波声速。实验证明,通过改变超声频率可实现对激光光束方向的控制。利用声光效应制成的声光器件在实际中有着广泛应用。

CCD图像处理技术在声光效应分析中的应用

为了研究声光Naman-Nath衍射的光强度分布情况;利用CCD结合数字图像技术分析了衍射光谱的强度分布;根据强度分析得到各级衍射谱线的相对强度,与理论数值计算对比,得到超声场引起的相位延迟υ=1.37,相应的声致折射率变化量Δn=3.45×10-6;表明用CCD观察拍摄Naman-Nath衍射光谱并结合图像的强度分析,不仅能得到各级衍射光的相对强度,与理论数值计算比较后,可进一步得到声光相位延迟和声致折射率变化.

考虑声光效应的激光点火过程数值模拟

采用数值模拟方法分析研究了激光点火过程中能量源与含能材料的作用机理以及影响点火的因素。以激光点火的热作用机理为基础,结合声光理论建立并求解了含能材料激光点火过程强瞬态热传导-气动力耦合模型。通过计算分析得到了激光能量、光斑面积、含能材料光反射率和吸收系数等因素对含能材料表面温度和激光点火过程的影响。该研究结果有助于优化点火参数,提高激光点火的可靠性。

声光效应实验装置及实验研究

介绍了声光效应的最新理论进展及实验装置,利用最现代的光学仪器和实验技术进行了多方面的声光效应实验研究,发现了声光效应的一些新的应用、新的规律、新的方法和实验中应该注意的事项。

声光效应实验中叠加光栅产生的双衍射现象探究

声光效应实验光路中叠加光栅,产生双衍射现象,用光强分布测定仪测出产生的衍射图样中光强值,并用Origin7.5统计软件画出衍射3D图样,形象直观展示了两种情况下衍射光强的分布情况及变化情况。反应了基础实验在改变原实验条件下,能演示新实验现象,拓宽了基础实验原来的功能,更大程度地发挥了实验器材的最大作用。

声光效应的实验研究

利用LD泵浦全固态固体激光器产生的532nm绿光在SO2000型声光效应实验仪上进行了声光衍射角、声光调制的实验研究,并与650nm红光作了比较.实验得出:532nm绿光的拉曼-奈斯衍射实验效果较好,在实验中很容易将±1级衍射光的光强调制的较强且强度一致,而高级衍射光几乎不会出现,全部能量都分布在0级衍射光和±1级衍射光上,可用来制作双通道声光调制器和声光偏转器.

声光效应原理及应用

讨论了声光效应，介绍该效应在激光印刷机及军事上的应用.

光拍法测光速实验中的声光效应研究

对光拍法光速测量仪进行了简单的改造,研究了光拍法测光速实验中的声光效应.实验简单易行,声光效应产生的频移直观可见,并可得到频移量与超声波频率的关系.在光拍法测光速教学实验中增加对声光效应的研究有利于更好地理解声光效应及其在光拍法测光速中的应用.

驻波情形的液体声光效应的理论与实验研究

模拟计算了液体声光衍射的贝塞尔函数,测量了不同质量分数NaCl溶液对激光的衍射效率和不同温度纯水对激光衍射的相对光强比,计算了不同质量分数NaCl溶液的声光相位延迟、声致折射率变化量幅值.结果表明:随着NaCl溶液质量分数的增加,声光衍射效率、相对光强比、声致折射率变化量幅值均不同程度下降,而温度对纯水的相对光强比影响很小.

脉冲幅度分析技术在声光效应实验中的应用研究

研究和设计了一种在声光效应实验中的有效方法———脉冲幅度分析法.该方法大大提高了实验的精确度.

液体中声光效应的特点及分析

分析了液体中的声光相互作用的特点.根据声光相互作用类型的区分标准,液体中的声光相互作用为典型的拉曼-奈斯衍射.实验测得的衍射光强分布与理论规律相符合.表明衍射条纹的方位由相位光栅方程决定,衍射条纹的强度由相应阶次的J2m(v)函数值决定.对于确定的介质,存在一最佳声场功率使得高级次的衍射光强度最大.

近代物理实验课程教学探索——以声光效应实验为例

近代物理实验是一门理论性和综合性很强的专业课程,对物理专业学生的实践能力及创新意识的培养都具有重要的作用。“声光效应实验”是近代物理实验课程的实验项目之一,文中简要分析了实验项目现状与当前网络教学形势,构建了依托线上课程资源进行混合式模式探索的教学策略与方法,阐述了“声光效应实验”采用线上线下混合式教学模式的意义。这为探讨近代物理实验课程的教学改革方法提供了有益的参考。

LiNbO_3声电光晶体的反常声光效应

在LiNbO3声电光器件设计过程中,为了准确确定相关的设计参数,根据相切条件和匹配条件研究了 LiNbO3晶体的反常声光衍射几何关系,得到了xOz平面内入射角、衍射角以及极值频率和声光优值的变化曲线,最后给出了LiNbO3声电光器件的设计参数．与传统的求解Dixon方程法相比,该方法计算过程更加严密, 所得结果更加准确．

基于声光效应的同源共束相干探测方法研究

以声光衍射为基础,提出一种基于声光效应的同源共束相干探测方法,对衍射光束特性及应用于相干光探测系统进行描述,分析了高斯光斑和平顶光斑实现相干探测的特征,给出系统实现的条件和依据,得出光斑均匀化与两束光斑的共轴位置关系,验证了这种方法的实现基础,实验测试表明声光互作用与相干探测技术结合在通信探测系统应用中具有一定优势,采用均匀化光斑可提高相干光探测的效果,接收性能可靠。

基于声光效应的相干光通信系统实验方案研究

设计了一个基于声光效应的空间相干光通信系统实验方案。根据方案搭建平台通过实验得到该系统的接收灵敏度可达到-43.5dBm,并通过Matlab仿真,定性的分析了光源线宽及参考光功率对接收灵敏度的影响,得出线宽越窄,参考光功率增加可以使系统接收灵敏度提高。

双锥光纤中声光效应的理论分析

利用耦合模理论分析了在双锥光纤耦合区中声光的相互作用,讨论了在不同耦合区半径下扰动周期与声波频率的关系。计算了在双锥光纤中声光谐振耦合的波谱特性和模式转换效率、带宽与调制周期和耦合区长度的关系。介绍了声光的可调谐性。基于此效应可制作全光纤可变衰减器和可调滤波器。