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。     

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.     

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。     

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.     

基于声光布拉格衍射的波长测量系统

本文结合声光布拉格衍射,及动量匹配与衍射效率关系,探讨了声波波长与光波波长的定量关系,推导出光波波长测量相关公式,验证了基于声光布拉格衍射测量待测光波波长方案的可行性.并进行了实验方案的设计,实现了对不同光波的波长测量,自制出可用于实验教学的实验仪器.本波长测量方案具有实验操作步骤简单、实验装置造价低廉、受环境因素干扰较小等优势,同时可用于声光布拉格衍射的演示教学,直观的展示出布拉格衍射不同级数的衍射效率.     

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。     

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。     

基于布拉格声光衍射场的光强非均匀空间分布研究

为了保证合成孔径激光雷达测试中信号光的光束质量,从波动方程出发,推导出传统的衍射光源布拉格声光作用的耦合波方程。根据测试对光束质量的不同要求,借助有限差分方法分析衍射场光强的空间三维分布,发现声场振幅的不均匀分布会影响声光衍射场的光强分布,光强分布不均造成实验中信息光源的探测难度。通过光强空间分布研究增大有效通光孔径到3 mm,解决了声光调制器光束衍射质量问题,改进后的光束质量达到实验要求。该研究方法适用于改进声光器件工作参数。     

声光偏转多频信号同时探测互调现象研究

声光偏转效应可用于信号载频相关信息的测量。但当多个射频信号同时加载到声光偏转器时,在布拉格条件下信号间将发生互调现象,给信号检测带来很大的困难,尤其是三阶互调光束的干扰尤为严重。针对这种声光衍射产生的互调干扰,从声光衍射互作用原理出发,讨论了产生互调现象的条件、衍射分布和信号频谱图。通过理论分析,提出了减小互调现象的方法和措施。构建测试系统平台,对多路信号同时到达声光偏转器时产生互调干扰的程度进行了实验验证。在声光偏转器有效带宽内,衍射效率一定的情况下,通过适当控制射频驱动功率,保证声光偏转器工作在线性区域,可有效地减小互调干扰,从而有利于系统的信号检测。     

声光Naman-Nath衍射特性的研究

讨论了液体介质中的超声相位光栅的形成,根据声光相互作用类型的区分标准,在液体介质的超声光栅实验中声光相互作用一般为Naman-Nath衍射;相位光栅可以由声行波和声驻波形成,且形成的各级衍射条纹极大均由相同的光栅方程决定,各级衍射条纹的强度由相应阶次的J2m函数值决定;在此基础上给出了衍射条纹和衍射光强的分布特点.     

声光衍射测量声速的教学应用

声光衍射的方法测量超声波在液体中的速度是非常实用的方法,实验教学中也应用广泛。教学过程中,由于学生测量的误差较大,使得计算出来的速度值与理论值相差甚大,因此本实验改进了声光衍射的实验方法,利用IDL(interactive data language)软件精确测量数据,提高实验的准确性,得出超声波在纯水中的传播速度随温度的变化情况。     

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。     

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.     

基于喇曼—奈斯声光衍射的光学双稳装置

本文提出一种基于喇曼-奈斯(Raman-Nath)声光衍射的光学双稳装置。实验记录了喇曼-奈斯声光调制器的衍射光强特性曲线。显示了一级衍射光强相对输入光强的双稳特性。这种声光双稳装置可采用三种工作方式,其一种用途是可以作为多通道开关。     

二维多通道声光相互作用的理论与实验研究

研究二维多通道并行超声波与光波相互作用的机理,导并求解了二维多通道声光相互作用的耦合波方程.分析了二维多通道声光相互作用中各通道的主衍射和二维多通道声光互调制的线性和非线性效应.研制了二维多通道声光器件,测试了器件的各种特性,实验结果与理论分析相符.并且用二维多通道布拉格声光调制器实现了光学矩阵-矢量运算.     

声光衍射实验的衍射距离读取软件设计

声光衍射是大学物理中的一个重要实验,涉及声光相互作用及光的衍射等相关知识。本文尝试设计从衍射图像中获取衍射信息的软件,即获取各级衍射斑纹对应的衍射距离,并计算出超声波速,以解决实验中通过手动描点测量引入的误差问题。本文设计的软件通过Matlab程序运行,首先把理想的衍射图像转化为灰度图,通过判定衍射斑点的位置后,以固定距离的标尺来获取衍射距离。本文对软件测量过程中所涉及的斑点连续和光标位置的确定等问题进行了讨论,并在最后通过真实的衍射斑点图像进行了测量验证。     

“声光衍射与液体中声速的测定”实验改进探析

本文在分析"声光衍射与液体中声速的测定"实验原理的基础上,提出了实验改进方法,组装了一套简单可行的测量衍射光斑中心位置的实验装置,减小了传统实验方法中测量光斑间距的误差,提高了实验精度。     

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     

波片提高声光Q开关关断Nd∶YAG激光能力研究

采用琼斯矢量变换的方法,分析了四分之一波片对入射椭圆偏振光偏振面的变换过程.结合声光相互作用理论和声光介质熔石英在平行和垂直于声场的两个方向具有不同声光优值的特性,理论推导了腔内引入四分之一波片后声光Q开关的布喇格衍射效率公式,计算模拟得出引入四分之一波片能够有效地提高声光Q开关关断连续Nd∶YAG激光的能力·在理论分析的基础上进行了实验验证,实验结果与理论分析符合得很好·     

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。