声光效应(课题)

声光效应

声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了有效的手段。利用声光效应制成的声光器件，如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等，在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。

预习要求

了解声光效应的原理及拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射的条件和特点，知道什么是声光偏转和声光调制，理解声光器件的参数-衍射效率、中心频率、带宽等的概念。

课题任务及部分实验方案参考

1．按说明书声光效应实验安装图连接仪器，开启除功率信号源之外的各部件的电源；

2．声光器件尽量靠近激光器,调节光路，使光束通过声光器件照到CCD采集窗口上，这时衍射尚未产生，可在 CCD采集窗口前置一白纸，在纸上看到正确的图形后再让它射入采集窗口，在示波器上看到一个稳定的单峰波形。得到满意的波形后，打开功率信号源的电源。 如在示波器顶端出现直线而看不到波形，这是CCD器件已饱和所致，可以通过减弱环境光强、减小激光器输出功率解决；如波形有“毛刺”，大多CCD采光窗上落有灰尘，可通过转动活动马鞍座侧面的旋钮来移动CCD光强分布测量仪或改变光束的照射位置解决；为获得理想波形，有时须反复调节激光束、声光器件、CCD光强分布测量仪等之间的几何关系与激光器的功率；

3．喇曼-纳斯衍射特点：两个1级光强度相等；布喇格衍射特点：只出现一级衍射光和零级衍射光，且一级光衍射最强。微调声光器件转角平台旋钮，改变激光束的入射角，分别获得喇曼-纳斯衍射或布喇格衍射，比较两种衍射的条件。

4．布喇格衍射下测量衍射光相对于入射光的偏转角φ与超声波频率（即电信号频率）fs的关系曲线，即声光偏转曲线，要求功率指针置于中间值，测出6—8组（φ，fs）值，并由公式

其中 0：入射激光波长650nm； s、fs、vs分别为超声波的波长、频率和声速； 2iB 0 s 0fsvs计算声速νs， L， L是一级衍射光与零级光偏转的距离，L是声光介质的中心（从中心算起是因衍射在声光器件的内部已发生）到CCD线阵光敏面的距离，注意不要忘了加上CCD器件光敏面至光强仪前面板的距离4.5mm。

用示波器测量衍射角，先要解决“定标”的问题，即示波器X方向上的1格等于CCD器件位置X方向上的多少距离。方法是调节示波器的“时基”档及“微调”，使信号波形一帧正好对应于示波器上的某个刻度数。如说明书图5，波形一帧正好对应于示波器上的8格，则每格对应实际空间距离为2592个像元÷8格×11μm =3.564mm，每小格对应实际空间距离为3.564mm÷5 =0.7128 mm， 0级光与1级光偏转12.5小格, 则0级光与1级光的偏转距离为0.7128 mm × 12.5小格 = 8.91 mm。

5． 布喇格衍射下，固定超声波功率，测量衍射光相对于零级衍射光的相对强度与超声波频