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。     

声光器件特性分析及音频声光通信研究

分析了声光效应的基本原理及布拉格效应成立的条件,构建了声光器件特性测试实验装置。对声光器件中布拉格衍射的建立、声光调制的幅度特性及频率特性等基本特性进行了测量分析,对声光模拟信号传输的线性特性和音频频响关系进行了研究。     

相位、振幅调制两用声光调制器设计

针对实际应用中大多的光调制器只能实现单参数调制的情况,提出一种既可以调相又可以调幅的声光调制器的设计方案.运用矩阵级数解法求解正常声光相互作用Raman-Nath方程,通过计算机编程进行数值求解,得到衍射光的衍射光强和附加位相变化,从而指出以往解法的一些不合理性,并找到声波功率和衍射光的光强和位相的关系,为声光效应的位相调制和振幅调制设计提供了一种可行的方法.结合调制声波频率,可在同一个调制器上进行调幅、调相、调偏转方向.     

声光调制器偏振特性的实验研究

声光调制器利用声光晶体的声光效应对输入信号进行外调制。另外,实验结果也表明:由声光调制器出射的衍射光存在偏振态的改变。旋转起偏器的透振方向,拉曼—纳斯衍射的一级衍射光的偏振态发生变化;且各级衍射光的偏振度随着透振方向的改变而发生周期性的变化。     

声光衍射法测量液体中超声声强的数据处理方法

为将半导体激光器用于构建声光效应及声速声强测量教学实验装置,推导了超声光栅远场衍射光场分布,给出了超声光栅相位调制系数分别与声强和各级衍射光强度的关系,总结了从衍射光场图像提取声强值的数据处理方法.通过建立交替使用氦氖激光器或半导体激光器的实验系统,进行了液体中超声声强测量的比较实验,验证了半导体激光器作为光源实现声光衍射法超声声强测量的可行性.     

利用声光效应实现信息传输及再读取

利用声光效应通过调制激光传输声音信号,使用调幅电路将声音的电信号加载在高频信号上,信号驱动超声波换能器振动,超声波作用在激光入射的声光介质中产生声光效应使激光产生相应的衍射,衍射光斑光强随声音信号同步变化,光电探测器通过探测衍射光强产生相应电压,对输出电压信号的处理后就可以还原声音信号.     

超声光栅实验中声致折射率变化的研究

为了研究声光效应中声致折射率变化情况,以超声光栅实验为基础,用CCD结合光强分析软件,分析了衍射光的强度分布;通过数值计算衍射光相对强度,比较得到了在超声场频率为10.27 MHz时,介质中的声光相位延迟Δ=1.2855 rad,声致折射率变化量Δn=3.014×10-6;进而讨论了电声换能器的机电耦合效率与超声频率的关系,给出当超声频率为10.33 MHz时,耦合效率最高,介质中折射率变化量最大;结果表明,在超声光栅实验中,引入这些测量内容,不仅能丰富实验内容,更能加深学生理解声光效应,扩展学生的知识面.     

关于利用 Raman—Nath 衍射效应测声速问题

本文介绍自行设计的声光效应实验仪(简称声光仪),在满足 Raman—Nath 衍射条件下,测量透明液体声速时所具有的特点:①声光仪既可在超声行波场内测声速(Deby-Sears 法),也可在超声驻波场内测声速(Hiedemann 法),②结合声光仪衍射角较小的特点,在利用 Deby-Sears 法测声速时,我们自行设计了图1光路系统;③在利用 Hiedemann 法测声速中,通过分析对比可以看出,使用声光仪测声速比用条纹法测声速有其明显优点;④声光仪既可用于研究声速与声频关系,也可用于研究声速与介质温度关系。     

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.     

声光技术的进展

一、声光效应和声光器件 当声波在介质中传播时,由于物质的光弹效应,使介质的折射率发生周期性变化,从而也像相位光栅那样使光衍射.当超声波频率较低,声光互作用区较短时,入射光常被衍射成多级衍射光,这就是喇曼-奈斯衍射.如果超声波频率很高,光沿着适当的角度射入介质并通过较多的超声波阵面,则高次衍射光消失,只剩下0级和1级光,这就是布喇格衍射,这时入射光与衍射光的角度应满足布喇格方程即     

布拉格衍射下半导体激光光强分布实验探讨

通过控制变量法,探究了声光效应中布拉格衍射下不同超声波频率、功率以及是否载入调制信息下衍射光斑的光强横向分布。并用MATLAB软件拟合了 0级和-1级衍射光的光强分布图,将实验结果与理论解释进行对比分析。     

基于声光效应的相干探测光学降噪方法研究

研究声光效应光栅理论,分析动量匹配与衍射效率关系,探讨相干光平衡探测的噪声抑制机理,进行了系统设计和相关实验测试,验证基于声光效应的相干平衡探测系统光学降噪方法的技术实现。结果表明,相位确定的信号在进行声光互作用时能建立稳定光栅,其衍射效率将大于相位随机变化的噪声信号,通过平衡探测可有效抑制噪声起伏对系统输出的影响,进一步提高接收信噪比。     

声光调制实验的一种CCD成像改进方法

提出了声光调制实验的一种CCD成像改进的实验方法,即声光调制的入射光和衍射光成像于CCD上,对光斑图像进行编程处理,计算机给出光斑的位置。给出了实验步骤、图像处理算法和实验结果。     

关于声光效应光束偏转角的实验研究

对声光效应中光束偏转角进行了一系列实验研究.基于传统声光效应的基本原理,建立了光束偏转角理论模型并进行了相关计算.在此基础上进行声光效应的布拉格衍射实验.大量实验结果显示,所测量到的光束偏转角和理论值存在一定的差距.     

新型电调谐分光元件──声光滤波器

声光学是本世纪六十年代开始后迅速发展起来的一门新型学科.它具有丰富的科学内容和广泛的应用前景,受到各国科学研究人员的重视.人们竞相开展了声光效应、器件和应用方面的研究,并很快研制出一系列声光器件,如声光偏转器、调制器、相关器、延迟线和滤光器等.其中声光滤波器(Acousto-optic Filter,简称为AOF,或 Acousto-optic Tunable Filter,简称为AOTF)是最新的声光器件之一.它是一种基于各向异性介质中声光衍射原理工作的电调谐分光元件.只要改变高频超声信号的频率,就可以在宽的光谱范围内快速调谐输出光的波长.它与常规的分光元件…     

表面波布拉格声光互作用耦合波方程的研究

定义了压电晶体的增劲声光系数，它反映压电晶体中声光、电光和压电效应共同作用的结果。从参量互作用基本理论出发，同时考虑声光效应、电光效应和压电效应三个因素，用一个压电增劲声光系数来表示三种因素的共同作用，导出表面波声光布拉格互作用的耦合波方程。并求解得出相应衍射效率的计算公式。该式说明在弱声光互作用条件下，衍射导光波强度与超声功率成正比。表面波声光器件具有体积小、工作稳定、能耗小、易于集成等优点。可以用作光偏转器、光调制器、滤光器。在光通信以及各类实时信号处理，如相关、卷积、频谱分析、矩阵光计算等领域具有广泛的应用前景。     

声光信号处理和光计算

由于激光的出现和发展及高性能超声延迟线的实现。产生了激光技术与超声技术相结合的新型声光信号处理技术。声光器件具有带宽大、实时性高和并行处理能力强等优点。在光信号处理、光计算、光通信、激光技术(如光调制、偏转、调Q、锁模、腔倒空等)和其它领域中有广泛的应用。本文将简要介绍声光效应在光信号处理和光计算中的应用。光信号处理和光计算没有一个明显的界限。早期人们习惯认为光信号处理只是光学图象的处理。而光计算则限于数值计算。现在二者的概念都大大扩展了。新一代计算机要求的人工智能功能例如图象的识别、推理、分析、判断等已不只是数值计算问题。光计算和光信号处理是密切相关的。 声光器件是通过光波和超声波在介质中相互作用。来控制激光辐射。声光相互作用可分为体光波与体声波的相互作用。导光波和声表面波的相互作用。体光波与声表面波的相互作用,由此制成相应的体波和表面波声光器件。我们仅以体光波和体声波及相应的体波器件为主进行讨论。 一 声光相互作用简述 声光学是研究光波和声波在介质中的相互作用。1922年布里渊首次预言到声光相互作用的存在。1932年由美国的德拜和希思,法国的卢卡斯和毕瓜德在实验上得到证明。在激光出现以前由于它引起光的变化     

声光可调谐滤光器的等值点理论

系统地给出了满足平行切线动量匹配条件下的声光相互作用关系曲线 ,发现仅当光的入射方向与晶体光轴间的夹角约为 5 6°时 ,在可见至近红外光谱范围内 ,同一声波矢量可使o光入射e光衍射和e光入射o光衍射同时满足平行切线动量匹配条件 ,并且这两束衍射光的波长相等。称这一特殊的角度为声光可调谐滤光器理论设计的等值点 ,并通过实验验证了这一分析结果的正确性。应用等值点原理设计声光可调谐滤光器 ,在不降低波长分辨率的前提下可大幅度提高光谱测量的信噪比     

声光波导衍射

本文报导在Ti扩散LiNbO_3波导中,由光学导波和声表面波实现的声光衍射实验。实验中,我们测量了两种TE(TE_0,TE_1)模的主要衍射级光强相对声功率的分布,同时给出实用的计算声功率公式:Pa=(4△n~2/n~6P_(3J)~2K)/LP_R。并在声光品质因数Q=2.5条件下,近似选取了Raman-Nath衍射0级光束相消的位相条件,进行了参数处理。计算了声功率、位移和应变。利用光学导波和声表面波衍射作用的集成光学声光器件,可用于光调制,偏转和开关。过去,这方面有代表性的研究工作是Kuhn等人在玻璃膜波导上的声光工作和Schmidt等人在LiNbO_3(LN)扩散波导上的声光工作。     

线阵CCD在声光调制实验中的应用

用线阵CCD代替可移动的光电二极管,改进了声光调制实验。将声光调制的入射光和衍射光投射在线阵CCD上,线阵CCD的信号输出由数字示波器显示,利用数字示波器的＂光标＂功能测出光斑的距离。改进后,使测量变得简单快捷,提高了实验效率,并减小了实验测量误差。