激光技术声光调制技术

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1、声光调制技术摘要：声波调制的研究历史，以及应用，结构原理，应用已经最新的发展状况。声波是一种弹性波，在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各介质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生相应的周期变化。按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光互作用可以分为拉曼—纳斯衍射和布拉格衍射两种类型。从理论上说，拉曼-纳斯衍射和布拉格衍射是在改变声光衍射参数时出现的两种极端情况。影响出现两种衍射情况的主要参数时声波长光束入射角及声光作用距离L。为了给出区分两种衍射的定量标准，特引入参数G来表征。当L小且大（G<<1）时

2、，为拉曼-纳斯衍射，而当L大且小（G>>1）时，为布拉格衍射。同时现在声光调制的应用广泛，可以在军事上，医用上，工业上等等领域。比如电子战，测距。一，声光器件的研究历史及现状早在三十年代，就已发现各向同性介质内的声光互作用现象，这就是众所周知的“超声光栅”。早在三十年代，就已发现各向同性介质内的声光互作用现象，这就是众所周知的“超声光栅”声光调制技术摘要：声波调制的研究历史，以及应用，结构原理，应用已经最新的发展状况。声波是一种弹性波，在介质中传播时，它使介质产生相应的弹性形变，从而激起介质中各介质点沿声波的传播方向振动，引起介质的密度呈疏密相间的交替变化，因此，介质的折射率也随着发生

3、相应的周期变化。按照声波频率的高低以及声波和光波作用长度的不同，声光互作用可以分为拉曼—纳斯衍射和布拉格衍射两种类型。从理论上说，拉曼-纳斯衍射和布拉格衍射是在改变声光衍射参数时出现的两种极端情况。影响出现两种衍射情况的主要参数时声波长光束入射角及声光作用距离L。为了给出区分两种衍射的定量标准，特引入参数G来表征。当L小且大（G<<1）时，为拉曼-纳斯衍射，而当L大且小（G>>1）时，为布拉格衍射。同时现在声光调制的应用广泛，可以在军事上，医用上，工业上等等领域。比如电子战，测距。一，声光器件的研究历史及现状早在三十年代，就已发现各向同性介质内的声光互作用现象，这就是众所周知的“超声光

4、栅”。早在三十年代，就已发现各向同性介质内的声光互作用现象，这就是众所周知的“超声光栅”。然而，由于声光互作用引起的光的频率和方向的变化都很小，所以在激光问世以前，它没有多少实用价值，长期以来未受到重视。激光的问世改变了这种情况。由于激光的单色性和方向性好，亮度高，而且因具有相干性而使激光束能量可以全部聚焦成衍射限大小的光斑等特性，因此，利用声光互作用可以快速而有效地控制激光束的频率、方向和强度，大大扩展了激光的应用范围，从而推动了声光器件的发展。在六十年代中期到七十年代中期，声光器件的性能迅速地提高，而且无论控制激光束哪方面的特性，所用声光器件的工作原理、器件结构和制作工艺都是一样的

5、，只要在设计上加以一定考虑，就可适应各种需要，甚至一个器件同时可起到多种功能。这是其它光电子器件（如光电器件、机械的光偏转器等）望尘莫及的。因此，进入七十年代后，声光器件的应用越来越广，在许多场合已取代其它器件，并发展了许多只有声光器件才能完成的应用。同时，声光器件本身也已开始系列化的生产。七十年代以前的声光器件发展主要集中在体波声光器件的发展，以上介绍的均为体波声光器件的发展。在七十年代，由于光波导技术和声表面波技术的进展，发展了利用表面声波和导光波之间声光互作用的表面波声光器件。因为表面声波和导光波均集中在介质表面厚度为波长数量级的薄层内，能量非常集中，故表面波声光器件只需很小的驱

6、动功率；同时，表面波声光器件是用平面工艺制作的，工艺比较简单灵活，很容易做出结构复杂的换能器，因而可以得到比体波器件更大的带宽。目前，表面波声光器件的性能已超过体波器件，它在光信号处理方面获得许多应用，在集成光通讯方面亦可望得到重要应用。声光器件的发展主要有三个方面：首先是声光互作用理论的发展，其中特别重要的是：1967年R.W.Dixon发现，在各向异性介质内，声光互作用应分为正常和反常两大类：正常互作用的几何关系仍可用光栅（平面光栅或体光栅）衍射来说明，相应的理论可纳入各向同性介质的声光互作用理论，但反常互作用不能用以往的理论来解释。1976年张以拯（I.C.Chang）利用非线性

7、光学中的参量互作用理论，建立了声光互作用的统一理论，并用动量（或位相）匹配和失配等进行讨论，从而对声光互作用有了更进一步的认识；林耕华（E.G.H.Lean）阐述了表面声波和导光波之间声光互作用的理论形式。其次是高性能声光互作用材料的开发，在可见光和近红外范围内，最著名的是钼酸铅和氧化碲晶体。最后是工作在100MHz或更高频率的体波和表面波压电换能器理论和工艺的发展。正是由于这些理论、材料和工艺上的发展奠定了声光器件进入实用阶段的基础。一，声光