基于阴影法的超声驻波成像和声速测量

本文提出了利用阴影法观察声光晶体中的超声驻波图像并利用该图像测量超声波在晶体中传播速度的方法,并将其与传统的声光衍射方法进行对比,分析了两者各自的优缺点。本方法可以直接观察到晶体内部由超声驻波造成的介质密度周期性分布图像。利用该方法测得的超声波波速与利用衍射方法测得的波速精确度相当,但这种方法使用的仪器更简单,并有利于更直观地理解超声驻波在声光晶体中的传播,同时也有助于加强实验者对阴影法的认识。     

AOTF成像光谱仪声光晶体衍射效率研究

基于AOTF的成像光谱仪是集图像、光谱及偏振信息为一体的新型探测仪器,由于声光晶体是其核心分光器件,它的性能将影响目标信息的获取能力。因此, 研究提高声光晶体衍射效率的方法是AOTF成像光谱仪研制的重点和关键。首先介绍了AOTF成像光谱仪的工作原理,基于耦合波理论推导了声光晶体衍射效率方程,然后对AOTF成像光谱仪声光晶体衍射效率的影响因素进行数值仿真分析,最后,用Tracepro软件对不同入射光进行了仿真计算。分析结果表明,当AOTF成像光谱仪工作波长范围在0.4 μm~0.9 μm时,为使衍射效率能达到最大值,各个影响因素的最优值是:换能器长度d为2.5 mm,光栅倾斜角φ选择在80°,入射光选择o光。     

DPL的声光Q开关衍射特性

利用声光Q开关中衍射效率最大的位置调Q可以发挥其最大性能的特点．研究声光Q开关晶体中超声场的空间分布．得到了晶体中衍射效率的空间分布．从而确定了衍射效率最大的位置．并在实验中得到了与理论分析一致的结果。该结果对大功率激光二极管泵浦调Q固体激光器中Q开关的调节具有实际意义。     

基于声光效应的两种测量超声声速的方法比较

介绍了声光晶体中超声驻波原理,比较了衍射法和阴影法两种方法在测量声光介质中超声声速的应用,分析了两种方法的优缺点,有利于更加深入地理解超声驻波在声光介质中的传播。     

反常氧化碲声光偏转器控制理论研究

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程,得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况,通过数值求解和参量拟合,建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率,使衍射角固定不变.     

反常氧化碲声光偏转器控制理论研究

根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程,得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况,通过数值求解和参量拟合,建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率,使衍射角固定不变.     

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。     

压电换能器等效模型分析与阻抗匹配设计

声光可调滤光器(Acousto-optic tunable filter,AOTF)的衍射效率不仅与功率信号源的质量、声光晶体氧化碲(TeO_2)的切型有关,而且压电超声换能器的结构以及其阻抗匹配网络也对AOTF的衍射效率有很大影响。本文对X切型铌酸锂(LiNbO_3,LN)四层镀膜压电超声换能器的等效模型进行了分析,确定了声光介质存在时换能器的阻抗特性,利用射频微波仿真软件,设计了电感-电容复合匹配网络。将换能器压合在TeO_2上,用复色光作为光源进行了声光衍射实验,经仿真与实验验证表明,该匹配电路可以有效的改善压电换能器的阻抗特性,提高换能器带宽,提高能量传输效率,AOTF衍射效率最高可达92.67%。     

大角孔径声光可调滤光器设计

本文介绍了大角孔径TeO_2晶体声光可调滤光器的设计方法,提出了声入射角θ_α=100°,光入射角θ_(?)=23.4°的新的晶体取向,从实验上证明了该种声光可调滤光器满足准确的切线动量匹配条件,测得的调谐关系与理论值相一致,这种参数的声光可调滤光器其分辨率提高近10(?).经过补偿后的衍射偏转角变化减小到±0.06°.     

声光可调谐滤波器(AOTF)消色散设计

介绍了非共线声光可调谐滤波器的构成及基本原理,计算了非共线声光可调谐滤波器衍射出的±1级衍射偏振光的偏转角,采用在光路中添加光楔的方法补偿非共线声光可调谐滤波器晶体色散引起的图像漂移.分析结果表明使用TeO_2材料设计的光楔在楔角为7.6°的时候可以控制图像漂移在一个像元以内,并在400～900 nm的工作波段范围内满足稳定成像的要求.     

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     

多维声光衍射和多维声光器件

本文建立了沿不同方向的多个超声波信号作用下的多维声光衍射的耦合波方程,并求出相应的解。分析了多维声光衍射的衍射效率、压缩、交叉调制和互调制强度等特性。用我们研制的多维声光器件进行了实验测量,实验结果与理论分析一致。     

用于目标跟踪/识别中红外AOTF光谱相机光学系统的设计与优化

为获得红外目标的空间信息和光谱信息,设计了一种用于中波红外声光可调谐光谱相机的光学系统.设计中引入折/衍射混合透镜,在用6片透镜的情况下达到了12×变倍,在长焦处时能识别2 000m远的目标.采用ZEMAX光学设计软件模拟声光晶体的衍射,在晶体出射面上优化设计了4°的楔角,使-1级衍射光能共轴出射.该光学系统在空间频率17lp/mm处调制传递函数值最大达到0.7,能量集中度大于90%,能够满足光谱相机用于识别/跟踪目标的要求.     

多频声光互作用的研究

本文推导出包括正常和反常声光互作用在内的多频声光耦合波方程的普适形式,并得出两个独立超声波信号时布拉格状态下方程的解.分析了多频声光互作用的各种线性和非线性效应,包括衍射效率、压缩、交叉调制和各级互调制强度等,并指出反常与正常多频声光衍射的差异.结论是反常多频声光互作用情况下,各级互调制模强度与主衍射模强度的比值小于正常多频声光互作用情况下的相应比值.实验结果与理论分析相符.     

共线型声光可调谐滤波器非互易效应研究

通过创建超声频率与衍射效率的动态方程,分析了声光器件在不同射频驱动频率下衍射效率的分布情况,并给出相应表达式.提出了在100 MHz射频处也存在与高于1 GHz处类似非互易现象.进一步通过比例系数δF/△F的引入,在此基础上分别利用波长532 nm和632.8 nm激光器,在二氧化碲晶体中进行非互易效应实验.实验得到传...     

780nm声光调制器的温度特性

对780nm声光调制器(AOM)的温度响应进行了详细的理论计算,发现AOM衍射光偏振角的温度响应系数远大于衍射效率和衍射角的温度响应系数。针对AOM衍射光偏振角的温度响应,在地面实验室环境下对其进行了实验验证。在空间微重力环境下,AOM的温度响应可能会成为制约空间项目光学平台工作温度范围和性能指标提高的主要因素之一。基于AOM在实际空间应用中的脉冲工作模式,通过仿真建模给出了AOM声光晶体温度随环境温度的变化曲线,并给出了优化措施。     

声光衍射下He-Ne激光光强分布实验探讨

论文介绍了声光衍射的分类,概述了He-Ne激光在拉曼-奈斯声光衍射下光强分布的实验过程,探讨了声光衍射下He-Ne激光光强分布的特点及实验意义等.     

外差干涉仪中声光调制器特性对测量精度的影响

提出并论证了混合型声光调制器衍射光的衍射级次混叠特性, 它使衍射光强中存在着驱动频率的谐波项, 此外入射光束的漂移将引起衍射光的频率漂移。分析了在外差干涉仪中应用它们对测量精度的影响, 提出了消除这些因素影响的方法： 利用双声光调制器外差干涉, 并在干涉仪的内部提取测量的参考信号。用双声光调制器的外差干涉仪可以实现纳米测量。     

利用声光衍射测量海水中悬浮沙浓度的研究

本文提出了利用声光衍射来测量海水中悬浮沙浓度的方法.依据声光衍射理论和超声在悬浮液中传播特性,推导出声光衍射损耗系数之比与悬浮沙浓度的关系式,并利用He-Ne激光器,对浓度低于1kg/m³的高岭土海水悬浮液进行了实验.