1、聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解聲光作用和聲光調(diào)制器的基本原理.2. 掌握及調(diào)制出布拉格衍射.3. 觀察交流信號(hào)及音頻信號(hào)調(diào)制特性.2. 實(shí)驗(yàn)儀器可調(diào)半導(dǎo)體激光、聲光晶體盒、聲光調(diào)制電源及滑座和旋轉(zhuǎn)平臺(tái).3. 實(shí)驗(yàn)原理1.聲光互作用聲光互作用效應(yīng)是當(dāng)超聲波傳到聲光介質(zhì)內(nèi)，聲光介質(zhì)發(fā)生形變，導(dǎo)致介質(zhì)的光學(xué)性能產(chǎn)生改變，即介質(zhì)的折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象。在超聲波的作用下，聲光介質(zhì)的光學(xué)折射率發(fā)生空間周期性的變化，相當(dāng)于介質(zhì)內(nèi)形成了一個(gè)折射率光柵，當(dāng)激光通過(guò)介質(zhì)是發(fā)生衍射。聲光衍射使光波在通過(guò)介質(zhì)后的光學(xué)特性發(fā)生改變，即光波的傳播方向，強(qiáng)度，相位，頻率發(fā)生了改變。2. 聲光器件的基本原理聲光調(diào)制的工

2、作原理：聲光調(diào)制是利用聲光效應(yīng)將信息加載于光頻載波的一種物理過(guò)程。調(diào)制信號(hào)是以信號(hào)( 調(diào)輻) 形式作用于電- 聲換能器上，電- 聲換能器將相應(yīng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)化為變化的超聲場(chǎng)，當(dāng)光波通聲光介質(zhì)時(shí)，由于聲光作用，使光載波受到調(diào)制而成為“攜帶”信息的強(qiáng)度調(diào)制波。分拉曼納斯型聲光調(diào)制器和布拉格聲光調(diào)制器。拉曼納斯型聲光調(diào)制器特點(diǎn)：工作聲源頻率低于 10MHz只限于低頻工作，帶寬較小。布拉格聲光調(diào)制器特點(diǎn)：衍射效率高，調(diào)制帶寬較寬。其中調(diào)制帶寬是聲光調(diào)制器的一個(gè)重要參量，它是衡量能否無(wú)畸變地傳輸信息的一個(gè)重要指標(biāo)，它受布拉格帶寬的限制。對(duì)于給定入射角和波長(zhǎng)的光波，只有一個(gè)確定的頻率和波矢的聲波才能滿足布拉格

3、條件。當(dāng)采用有限的發(fā)散光束和聲波場(chǎng)時(shí)，波束的有限角將會(huì)擴(kuò)展，因此，在一個(gè)有限的聲頻范圍內(nèi)才能產(chǎn)生布拉格衍射。3. 拉曼納斯衍射和布拉格衍射（1）布拉格衍射當(dāng)聲波頻率較高，聲波作用長(zhǎng)度較大，而且光束與聲波波面間以一定的角斜入射時(shí)，光波在介質(zhì)中要穿過(guò)多個(gè)聲波面，故介質(zhì)具有“體光柵”的性質(zhì)。當(dāng)入射光與聲波面間夾角滿足一定條件時(shí)，介質(zhì)內(nèi)各級(jí)衍射光會(huì)相互干涉，各高級(jí)次衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0 級(jí)和+1 級(jí)或（-1 級(jí)）（視入射光的方向而定）衍射光，即產(chǎn)生布拉格衍射。因此，若能合理選擇參數(shù)，并使超聲場(chǎng)足夠強(qiáng)，可使入射光能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到+1 級(jí)（或-1 級(jí)）衍射極值。因而光束能量可以得到充分利用，所以，

4、利用布拉格衍射效應(yīng)制成的聲光器件可以獲得較高的效率。（2）、拉曼納斯衍射當(dāng)超聲頻率較低，光波平行于聲波面入射（即垂直于聲場(chǎng)傳播方向），聲光互作用長(zhǎng)度較短時(shí)，在光波通過(guò)介質(zhì)的時(shí)間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計(jì)，則聲光介質(zhì)可近似看做為相對(duì)靜止的“平面相位光柵”，產(chǎn)生拉曼納斯衍射。由于聲速比光速小得多，而且聲波長(zhǎng) 比光波長(zhǎng) 大得多，當(dāng)光波平行通過(guò)介質(zhì)時(shí)，幾乎不通過(guò)聲波面，因此只受到相位調(diào)制，即通過(guò)光密（折射率大）部分的光波波陣面將推遲，而通過(guò)光疏（折射率小）部分的光波波陣面將超前，于是通過(guò)聲光介質(zhì)的平面波波陣面出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象，變成一個(gè)折皺曲面。由出射波陣面上各子波源發(fā)出的次波將發(fā)生相干作用，形成與入射方

5、向?qū)ΨQ分布的多級(jí)衍射光，這就是拉曼納斯衍射。4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及注意事項(xiàng)1. 觀察聲光調(diào)制的衍射現(xiàn)象（1） 調(diào)節(jié)激光束亮度，使在相屏中心有明晰的光點(diǎn)呈現(xiàn)，此即為聲光調(diào)制的0級(jí)光斑；（2） 打開(kāi)聲光調(diào)制電壓，此時(shí)以80MHz為中心頻率的超聲波開(kāi)始對(duì)聲光晶體進(jìn)行調(diào)制；（3） 微調(diào)載物平臺(tái)上聲光調(diào)制器的轉(zhuǎn)向，以改變聲光調(diào)制器的光束入射角，即可出現(xiàn)因聲光調(diào)制而出現(xiàn)的衍射光斑；（4） 仔細(xì)調(diào)節(jié)光束對(duì)聲光調(diào)制器的角度，當(dāng)+1級(jí)或-1級(jí)衍射光最強(qiáng)時(shí)，聲光調(diào)制器即運(yùn)轉(zhuǎn)在布拉格條件下的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。注：控制電壓為一定值；入射激光必須以特定的布拉格角度入射。2. 觀察交流信號(hào)調(diào)制特性打開(kāi)信號(hào)發(fā)生器，輸入交流的正弦波信號(hào)。

6、加載器把直流偏壓器和信號(hào)發(fā)生器的交流電壓疊加在一起輸出到線性聲光調(diào)制器上，在示波器可以看到被調(diào)制的激光的正弦波，測(cè)出示波器信號(hào)波的相對(duì)幅度。3. 聲光調(diào)制與光通訊演示在驅(qū)動(dòng)源輸入端加入外調(diào)制信號(hào)（如音頻信號(hào)），則衍射光強(qiáng)將隨次信號(hào)變化，從而達(dá)到控制激光輸出特性的目的。4. 計(jì)算聲光調(diào)制偏轉(zhuǎn)角定義一級(jí)光和0級(jí)光間的距離為d，聲光調(diào)制器到接受孔之間的距離為L(zhǎng)，由于Ld,即可求出聲光調(diào)制的偏轉(zhuǎn)角=d/L。注意事項(xiàng);1. 調(diào)整光電探測(cè)器的高度，使得激光束落在光電探測(cè)器中心。2. 將聲光調(diào)制器的通過(guò)孔置于載物平臺(tái)的中心位置，調(diào)整好高度，使得激光束剛好通過(guò)小孔。3. 做實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)注意光強(qiáng)從弱到強(qiáng)，避免剛開(kāi)始激光過(guò)強(qiáng)。4.