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,近     

熔石英材料声光Q开关中附加声光衍射现象的分析

本文指出,体波声光器件中的附加声光衍射现象是器件中的反射声波引起的,并从反射声波(纵、横波)的分布、强度、衍射光角度以及声纵波与横波对平面偏振光呈现不同的声光衍射特性等方面解释了这些现象。分析与实验结果是符合的。利用这一现象,可为检验吸声效果提供一个有效的方法。     

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.     

多束超声波的声光效应探究

单束激光照射由单个超声波源作用下的声光介质产生布喇格衍射现象。现考虑由多束超声波作用下的声光效应现象,并着重探究多束超声波作用下波源信号变化对声光效应产生的影响。利用麦克斯韦方程推导出声波产生的应力与介质折射率之间的关系,然后用MATLAB进行应力分布和光路仿真验证。结果表明,利用这种方法得出的声光介质具有光晶体的性质。     

光外调制—全光纤声光调制器的研制（上）

本文就高频全光纤声光调制器进行了研究,首先求解了光纤中的声光互作用;分析了声波对纤芯折射率的影响,以及由此导致的光波相位的变化;设计制作了一种表面声波器件并在实验中观察到声波对光波的调制现象。并对此现象进行理论分析表明确为相位调制作用。     

体波光纤声电光调制器

在体波光纤声光器件中使用了电光效应，制作出一种新型的体波光纤声电光调制器。这种器件附加了一个信息输入端口，使得器件在使用中更具有灵活性。并且可以使器件的中心频率通过所加的直流电压来改变，该器件在光纤通信领域内有应用前景。该文从声光效应的耦合波方程出发，给出了声电光衍射效率的计算公式，并用铌酸锂晶体设计制作了体波光纤声电光调制器进行验证，测试了其相对衍射效率分别随电信号功率和直流电压变化的曲线，实验结果和理论相符。     

拉曼-纳斯衍射声光Q开关的实验研究

实验研究了拉曼-纳斯(R-N)衍射的声光相瓦作用长度与声波光波参数之间的关系,确定了最佳声光相互作用长度.在此基础上,分别设计以水和TeO2晶体为声光介质的R-N衍射Q开关器件,测量了器件的衍射效率、衍射角和插入损耗等参数.应用TeO2晶体开关器件调制长脉冲Nd:YAG/KTP激光器,当重复频率为10 kHz时得到了脉...     

B超对黄体酮治疗妊娠期输尿管结石的观察

该文介绍了声光器件的工作原理,研究了在相同输入功率下得到的声光衍射功率值;实验以700 MHz声光器件进行测试,得到实验数据.通过实验数据分析得到声光器件具有一定的噪声抑制能力(实验测试计算的噪声系数NF<1),为声光器件在信号处理中的性能设计提供了实验依据.     

激光外差干涉中声光器件非互易特性研究

针对声光器件存在的非互易现象导致光强衰减影响衍射效率并降低激光外差干涉效率的问题,进行了一种基于声光驱动100MHz时声光器件非互易效应对激光外差干涉影响的研究。以光束衍射实验为主体,结合光阑、TeOa晶体对声光器件非互易值进行测量,利用光功率计获得测量过程中的器件非互易数值,在不同驱动频率下分析衍射效率分布情况;并利...     

体声波宽带声光偏转器

本文给出了体声波宽带声光偏转器的计算和实验研究结果。体声波是借助于叉指换能器这一简便方法激励的。结果表明,在给定的叉指换能器周期和指对数条件下,可获得最佳的偏转器频带,在此频带内可得到最大衍射效率。经对该偏转器的工作进行分析表明,这种器件能成功地运用于射频信号的频谱分析和匹配滤波,并可作光计算机中的线性代数处理用声光处理器。     

声光调制光纤器件及其应用

综述了近年来光纤中声光耦合的研究及其一些应用。由PZT产生的弹性声波在光纤上传播，导致光纤周期性的微弯，引起光纤内模式耦合。其作用类似于长周期光栅，但又因为声波的频率、振幅随着施加的RF信号的频率和振幅的改变而改变，因而相对长周期光栅来讲有着灵活、可调的优点。根据声波对光纤共振波长的调谐特性，可以做出很多性能优异的光器件，如频移器，窄带和超宽带的可调滤波器，可调光衰减器，光开关等。     

布拉格声光衍射场光强空间分布不均匀的研究

从波动方程出发,结合声光移频器的工作原理,根据声光晶体的有限尺寸,建立声场模型,推导出布拉格声光作用的耦合波方程。有限差分方法分析衍射场光强的空间三维分布。结果表明,声场振幅的不均匀分布会影响声光衍射场的光强分布。     

减小声光频谱仪频率测量方差算法研究

声光器件衍射光峰值偏转位置与输入信号频率成正比是声光频谱仪测频的基本原理,但实际中衍射的非线形效应会引起衍射光峰值偏转误差较大。为减小频率测量方差,需对衍射光强数据做相应处理。对CCD背景噪声的数字特征分析,以背景噪声数学平均值为阈值做去噪处理。根据最小二乘法原理,对衍射光强数据做一次高斯函数拟合,拟合数据与光强数据相关系数为0.997 6。在现有测试光学平台下,根据衍射光强峰值位置估计的频率测量方差为542.5 kHz2,利用拟合高斯函数中心值估计的频率测量方差为31.8 kHz2。为减小声光频谱仪频率测量方差提供了理论支持。     

声光频谱仪频率分辨率判断方法研究

频率分辨率是声光频谱仪的一个重要指标。声 光布拉格器件实际衍射光宽度远大于 理论宽度,因 此对声光频谱仪频率分辨率的估计需根据实际衍射光的宽度来判断。本文在现有光学测试平 台下,对单频信号 产生的衍射光,通过高斯函数建立数学模型,利用二分迭代法得到两高斯函数在满足瑞利 判据条件下可 分辨的最小间距。根据光路系统衍射光偏转距离与对应频率带宽,估计系统频率分辨率与 实测系统频率分辨率基本一致。研究结果表明,本文方法能有效估计声光频谱仪的频率分辨 率。     

两通道声表面波全光纤声光调制器的研究

研制了一种新型的两通道声表面波(SAW)全光纤声光调制器,建立了多通道声波与光纤中光导波相互作用的耦合模方程并求出其解。SAW全光纤声光器件由两通道SAW器件和单模光纤构成。光纤嵌入SAW器件,光纤中的光导波被声表面波调制,由于两个通道中的SAW具有不同的中心频率,所以光纤中的光导波可以被具有不同频率的两个通道的SAW同时调制。测试了器件,实现了全光纤相干调制解调。     

材料特性对声光可调滤波器光谱分辨率的影响

声光可调谐滤波器(AOTF)是一种利用各向异性介质中的声光作用工作的快速可调谐的分光元件,通过调节所加载的超声波频率可实现对出射光波长进行灵活、快速地调节.光谱分辨率是评价声光可调滤波器性能的主要指标之一.以二氧化碲非共线声光可调滤波器为研究对象,基于声光作用基本原理,系统推导了非共线声光可调滤波器光谱分辨率公式,并分...     

基于声驻波原理的高频声光正弦调制器

介绍了一种基于声驻波原理研制的高频声光正弦调制器,分析了声驻波在晶体中形成的相位光栅的周期性变化特征,介绍了该高频声光正弦调制器的设计原理并对其性能进行了测试和分析。该声光正弦调制器调制频率达到300 MHz,驱动源结构简单,易于制作。     

1.319μm声光锁模器的研制

主要研究了工作于1.319 μm波长的声光锁模器.介绍了声光锁模器的工作原理是通过在激光腔中插入周期性的调制损耗来获得高峰值功率窄脉宽的激光输出.在设计上从工作频率入手阐述了可调频率合成补偿的方法满足超声驻波,并给出了衍射效率指标和需要的驱动功率的计算过程,以及锁模器的研制在选材和加工上的注意事项.最后通过直接数字频率合成(DDS)方式的驱动源消除了低频调制杂波干扰,获得了良好波形的脉冲输出.     

基于LiNbO3波导的共线集成声光器件

回顾了基于LiNbO3波导的共线声光器件的研究进展。介绍了该类器件在光束偏转和调制、信号处理、光计算等领域的应用现状,并展望了该类器件的研究发展方向。