第三章光电子技术——终版.ppt

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?1550nm l驱动频率：40MHz、80MHz?或?110MHz l光学上升时间：10ns 工作介质：二氧化碲和硫族玻璃(Chalcogenide Glass) 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 Q1 : 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。 Q1 : 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：