声光调制实验装置
声光调Q技术
声光调Q技术一、实验目的：1、掌握固体激光器的工作原理；2、掌握声光调Q和倍频的原理；3、掌握GPF-NG-Ⅰ型声光调Q激光器的调节技术。
二、实验仪器：GPF-NG-Ⅰ型声光调Q激光器、激光冷水机，GTDC1220电流源，QSD-2750声光调Q驱动器。
三、实验原理：本实验采用的是掺钕钇铝石榴石晶体（Nd3+:Y AG）固体激光器，工作物质是由钇铝石榴石（YAG）单晶掺入适量的三价稀土离子Nd3+构成的掺钕钇铝石榴石晶体（Nd3+:YAG）。
采用半导体激光器激励方式将处于基态的粒子抽运到激发态，以形成粒子数反转状态，输出波长分别为532nm、1064nm两种激光。
谐振腔采用全外腔形式。
调Q方式为声光调Q，冷却方式为水冷。
下面将依次介绍。
1、激光器的基本结构一般激光器都是由三个基本的组成部分，即工作物质、激励源和光学谐振腔，如（图1）所示。
工作物质用来产生受激辐射，它是激光器的核心。
激励源用来激励工作物质建立粒子数反转，产生受激辐射。
光学谐振腔是用来维持受激辐射的持续振荡，以获得进一步的增益，从而得到高强度的激光输出。
全反射镜聚光器半反射镜激光工作物质灯电源图1 固体激光器结构示意图1、工作物质在激光器中，工作物质是决定激光器性能的关键部件。
固体激光工作物质被称为固体激光器的心脏。
的激活离子。
2、光泵光源固体激光材料具有比较宽的吸收带，这就为用光照来激励激活粒子创造了条件。
由于固体激光器的工作物质是靠外界光照使粒子激发到高能态的。
所以又称这种激发作用为光泵。
由阈值条件可计算出最低需要多少能量（或功率）才能使激光器振荡，也可以通过实验测得阈值泵浦能量。
因为计算得到的是理想的情况，所以一般都是通过实验来测量。
3、聚光器泵灯发光的空间特性是四面八方发射光辐射。
当泵光激励工作物质时，希望把各个方向的发射光都有效的集中到工作物质上，为此一般都是灯和棒外面加一个罩，罩的形状要适应灯和棒的匹配要求，这种装置称为聚光器，又叫聚光腔。
声光电小实验报告
一、实验目的1. 了解声光效应的基本原理。
2. 掌握声光效应实验的操作步骤。
3. 通过实验观察声光效应现象，加深对声光效应的理解。
4. 培养学生的动手能力和科学探究精神。
二、实验仪器与材料1. 声光效应实验装置一套2. 超声波发生器3. 光栅4. 光源5. 接收器6. 激光笔7. 导线若干8. 螺丝刀9. 记录本三、实验步骤1. 搭建实验装置：（1）将超声波发生器固定在实验台上。
（2）将光栅放置在超声波发生器前方，调整光栅与超声波发生器的距离。
（3）将光源放置在光栅前方，调整光源与光栅的距离。
（4）将接收器放置在光源后方，调整接收器与光源的距离。
（5）连接实验装置的电源和导线。
2. 调整实验参数：（1）调整超声波发生器的频率，使其在实验要求的范围内。
（2）调整光源的功率，使其在实验要求的范围内。
（3）调整光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离，使其在实验要求的范围内。
3. 观察声光效应现象：（1）打开实验装置的电源，观察接收器接收到的光信号。
（2）调整超声波发生器的频率，观察接收器接收到的光信号的变化。
（3）调整光源的功率，观察接收器接收到的光信号的变化。
4. 记录实验数据：（1）记录实验装置的参数，如超声波发生器的频率、光源的功率、光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离等。
（2）记录接收器接收到的光信号的变化情况。
四、实验结果与分析1. 实验现象：在实验过程中，当超声波发生器产生超声波时，光栅会发生衍射现象，衍射光通过光源照射到接收器上。
当调整超声波发生器的频率时，衍射光的位置会发生改变，从而影响接收器接收到的光信号。
2. 数据分析：通过实验数据的分析，我们可以得出以下结论：（1）声光效应现象的存在与超声波的频率、光源的功率、光栅与超声波发生器、光源与光栅、接收器与光源的距离等因素有关。
（2）当超声波的频率增加时，衍射光的位置会向远离光栅的方向移动。
（3）当光源的功率增加时，接收器接收到的光信号会增强。
声光调制实验报告
一、实验目的1. 理解声光调制的基本原理和过程；2. 掌握声光调制器的构造和工作原理；3. 熟悉声光调制实验的操作方法和注意事项；4. 通过实验，验证声光调制在实际应用中的效果。
二、实验原理声光调制是一种利用声波对光波进行调制的方法。
当声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，导致介质的折射率发生周期性变化，从而在光波传播过程中产生衍射现象。
声光调制器正是利用这一原理，通过调节声波的频率、幅度和相位，实现对光波的调制。
三、实验仪器与设备1. 声光调制器；2. 光源；3. 光功率计；4. 信号发生器；5. 电脑及实验软件；6. 电缆线。
四、实验步骤1. 连接声光调制器、光源、光功率计、信号发生器和电脑等设备；2. 打开电脑，运行实验软件；3. 调整光源输出功率，使其达到预设值；4. 调节信号发生器的频率、幅度和相位，分别进行以下实验：（1）频率调制：观察光功率计的读数变化，分析频率调制效果；（2）幅度调制：观察光功率计的读数变化，分析幅度调制效果；（3）相位调制：观察光功率计的读数变化，分析相位调制效果；5. 记录实验数据，分析实验结果。
五、实验结果与分析1. 频率调制实验：当信号发生器的频率与声光调制器的共振频率相匹配时，光功率计的读数发生明显变化，说明频率调制效果较好。
2. 幅度调制实验：当信号发生器的幅度变化时，光功率计的读数也随之变化，说明幅度调制效果较好。
3. 相位调制实验：当信号发生器的相位变化时，光功率计的读数也随之变化，说明相位调制效果较好。
六、实验总结1. 通过本次实验，我们了解了声光调制的基本原理和过程；2. 掌握了声光调制器的构造和工作原理；3. 熟悉了声光调制实验的操作方法和注意事项；4. 验证了声光调制在实际应用中的效果。
本次实验表明，声光调制技术具有调制效果好、频率范围宽、非线性失真小等优点，在光通信、光纤传感等领域具有广泛的应用前景。
在实验过程中，我们要注意以下几点：1. 实验前要熟悉实验原理和仪器设备；2. 实验过程中要严格按照实验步骤进行操作；3. 注意安全，防止意外事故发生；4. 实验结束后，认真整理实验器材，清理实验场地。
声光调制实验
成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称：物理光学 实验题目：声光调制实验 一、实验目的和任务1、 观察声光调制的偏转现象2、 测试声光调制的幅度特性 3 、显示声光调制偏转曲线4、 观察声光调制随频率偏转现象5、 测试声光调制频率偏转特性6、 测量声光调制器的衍射效率7、 测量超声波的波速 &声光调制与光通讯实验演示、实验仪器及器件声光调制实验仪班级:学号:学生:指导教师:图1声光调制实验仪装置三、实验容及原理声光调制原理：当声波在某些介质中传播时，会随时间与空间的周期性的弹性应变，造成介质密度（或光折射率）的周期变化。
介质随超声应变与折射率变化的这一特性，可使光在介质中传播时发生衍射，从而产生声光效应：存在于超声波中的此类介质可视为一种由声波形成的位相光栅（称为声光栅），其光栅的栅距（光栅常数）即为声波波长。
当一束平行光束通过声光介质时，光波就会被该声光栅所衍射而改变光的传播方向，并使光强在空间作重新分布。
声光器件由声光介质和换能器两部分组成。
前者常用的有钼酸铅（PM、氧化碲等，后者为由射频压电换能器组成的超声波发生器。
如图1所示为声光调制原理图。
声波吸收器理论分析指出，当入射角（入射光与超声波面间的夹角）i满足以下条件时，衍射光最强。
由此可见，当声波频率F 改变时，衍射光的方向亦将随之线性地改变。
同时由此也可求得超声波在介质中的传播速度为:(4)四、实验步骤1、观察声光调制的偏转现象（1）调节激光束的亮度，使在像屏中心有明晰的光点呈现，此即为声光调制的 0级光斑。
sin i N乙拳N 2k 临(1)式中N 为衍射光的级数,、k 分别为入射光的波长和波数k —，s与K 分别为超声2波的波长和波数K -声光衍射主要分为布拉格（Bragg ）衍射和喇曼-奈斯（Raman-Nath 衍射两种类型。
前者通常声频较高，声光作用程较长；后者则反之。
由于布拉格衍射效率较高，故一般声光器 件主要工作在仅出现一级光（N=1）的布拉格区。
声光实验
实验一声光调制器一、实验目的1、掌握声光调制器的工作原理和使用方法。
2、巩固书上所学的关于声光调制器的应用原理、范围。
二、实验仪器1、声光调制器实验仪1台2、半导体激光器或He-Ne激光器1台35V、24V直流电源各1台4 单踪5MHz示波器1台三、实验原理和电路说明声光调制器实验仪由线性声光调制器及驱动电源两部分组成。
驱动电源产生150MHZ频率的射频功率信号加入线性声光调制器，压电换能器将射频功率信号转变为超声信号，当激光束以布拉格角度通过时，由于声光互作用效应，激光束发生衍射（如图1所示）。
外加文字和图像信号以0.5~~5.5V 电平输入驱动电源的调制接口“输入”端，衍射光光强将随此信号变化，从而达到控制激光输出特性的目的，如图2所示。
线性声光调制器由声光介质（钼酸铅晶体）和压电换能器（铌酸锂晶体）、阻抗匹配网络组成。
声光介质两通光面镀有0.6328 um（或者其他）光波长的光学增透膜。
整个器件由铝制外壳安装。
驱动电源由振荡器、转换电路、锯齿波电路、线形电压放大电路、功率放大电路组成。
驱动电源的工作电压:±15V (黑正、白负、包线为地，注意！！) ; 外输入调制信号由“输入”端输入(控制开关拨向“调制”) ，直流工作电压范围为：0.5~~5.5V ; 衍射效率大小由工作电压大小决定。
“输出端”输出驱动功率,用高频电缆线与声光器件相联后，驱动电源的输入电源才接通±15V电源。
驱动电源的外形图，如图4所示。
图1 布拉格衍射原理图图2 衍射光光强将随此信号变化情况五、实验内容与步骤1、显示声光调制波形，观察声光调制偏转现象2、测试声光调制幅度特性3、显示入射光与衍射光的能量分布4、测试声光频率偏转特性5、测试声光调制衍射效率、带宽等参数6、测量超声波在介质中的声速7、模拟声光调制的光通讯实验研究与演示五、实验报告1、整理实验数据，画出相应的数据表格和波形图。
图3 载波电压与接收光强图4 布拉格衍射2、线性声光调制器由哪些部分组成？各部分的作用是什么？线性声光调制器是由声光介质和换能器组成。
声光调制实验报告总结
声光调制实验报告总结一、引言声光调制实验是光学与声学相结合的一种技术实验，通过将声音信号转换为光信号，实现声音的远距离传输和调制。
本次实验旨在研究声光调制技术的基本原理和应用。
二、实验装置及步骤1. 实验装置：- 声光转换器（声光晶体）- 光电盒- 函数发生器- 示波器- 多功能信号发生器- 光学平行板2. 实验步骤：- 连接实验装置，确保每个设备正确连接。
- 将示波器连接到光电盒的输出端。
- 将函数发生器连接到多功能信号发生器。
- 调节函数发生器产生幅度为1V的声音信号。
- 起始频率10kHz，终止频率100kHz，以10kHz的间隔循环，通过多功能信号发生器连续改变声音信号的频率。
- 观察示波器波形和光电盒输出光的变化。
三、实验结果与分析在实验中，我们改变了声音信号的频率，并观察了示波器波形和光电盒输出光的变化。
实验结果显示，随着声音信号频率的增加，示波器上的波形变得更加复杂，光电盒输出光也出现了明显的变化。
根据实验过程和结果，我们可以得出以下结论：1. 随着声音信号频率的增加，声光转换器的光输出也增大，即声光转换的效果随声音信号频率的增加而增强。
2. 高频声光转换的效果明显好于低频，这是因为高频声音信号在光学晶体中的折射率与低频信号相比变化更大，从而产生更明显的声光转换。
3. 在光电盒中观察到的光变化与声音信号的振幅和频率有关，频率越高光强度的变化越明显。
4. 在低频情况下，光电盒输出的光强度线性增加，而在高频情况下，增加的幅度减小。
四、实验应用声光调制技术具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 音频通信：声光调制技术可以将声音信号转换为光信号进行传输，实现远距离通信。
这在通信领域有着很大的应用潜力。
2. 光学传感器：声光调制技术可以应用于光学传感器中，将声音信号转换为光信号，从而实现对声音的实时监测和测量。
3. 光纤通信：光纤通信是一种常见的高速通信方式，声光调制技术可以用于光纤通信系统的信号调制，提高通信质量和速度。
声光调制实验实验报告
一、实验目的1. 理解声光调制的基本原理和过程。
2. 掌握声光调制器的构造和操作方法。
3. 通过实验验证声光调制器的调制效果，并分析调制质量。
二、实验原理声光调制是一种利用声波对光波进行调制的方法。
当光波通过一个受到超声波扰动的介质时，光波的相位和强度会受到调制。
这种调制方法具有调制速度快、频带宽、抗干扰能力强等优点。
声光调制器主要由声光介质、电声换能器、吸声装置及驱动电源等组成。
当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化，导致介质的折射率也发生相应的变化。
当光束通过有超声波的介质后，就会产生衍射现象，从而实现光波的调制。
三、实验器材1. 声光调制器2. 激光器3. 光功率计4. 滤光片5. 调制信号发生器6. 吸声装置7. 驱动电源8. 信号线四、实验步骤1. 将声光调制器安装在实验平台上，调整激光器光路，使激光束垂直照射到声光介质上。
2. 将调制信号发生器输出信号连接到电声换能器，调节电声换能器的输出功率，使超声波在介质中产生稳定的调制效果。
3. 将激光束通过滤光片，调整光功率计，记录激光束的原始功率。
4. 改变调制信号发生器的输出频率，观察光功率计的示数变化，记录调制效果。
5. 调整调制信号发生器的输出幅度，观察光功率计的示数变化，记录调制效果。
6. 在实验过程中，注意观察吸声装置的作用，确保实验环境中的声波对调制效果的影响降至最低。
五、实验结果与分析1. 在实验过程中，当调制信号发生器的输出频率为f1时，光功率计的示数出现明显变化，说明调制效果较好。
当调制信号发生器的输出频率为f2时，光功率计的示数变化不明显，说明调制效果较差。
2. 当调制信号发生器的输出幅度为A1时，光功率计的示数出现明显变化，说明调制效果较好。
当调制信号发生器的输出幅度为A2时，光功率计的示数变化不明显，说明调制效果较差。
3. 通过实验，验证了声光调制器在调制信号频率和幅度方面的调制效果。
声光调制实验
声光调制实验【实验目的】1、了解声光调制实验原理;2、研究声场与光场相互作用的物理过程;3、测量声光效应的幅度特性与偏转特性。
【实验仪器及装置】声光调制实验仪(半导体激光器、声光调制晶体、光电接收等)、示波器。
图5、1 所示为声光调制实验仪的结构框图。
由图可见,声光调制实验系统由光路与电路两大单元组成。
图5、1 声光调制实验系统框图一、光路系统由激光管(L)、声光调制晶体(AOM)与光电接收(R)、CCD接收等单元组装在精密光具座上,构成声光调制仪的光路系统。
二、电路系统除光电转换接收部件外,其余电路单元全部组装在同一主控单元之中。
图5、2 主控单元前面板图5、2为电路单元的仪器前面板图,各控制部件的作用如下:•电源开关控制主电源,按通时开关指示灯亮,同时对半导体激光器供电。
•解调输出插座解调信号的输出插座,可送示波器显示。
•解调幅度旋钮用于调节解调监听与信号输出的幅度。
•载波幅度旋钮用于调节声光调制的超声信号功率。
•载波选择开关用于对声光调制超声源的选择:关——无声光调制80MHz——使用80MHz晶振的声光调制Ⅰ——60～80MHz 声光调制Ⅱ——80～100MHz 声光调制•载波频率旋钮用以调节声光调制的超声信号频率。
•调制监视插座将调制信号输出到示波器显示的插座。
(输出波形既可与解调信号进行比较,也可呈现出射光的能量分布状态)•外调输入插座用于对声光调制的载波信号进行音频调制的插座。
(插入外来信号时1kHz内置的音频信号自动断开)•调制幅度旋钮用以调节音频调制信号的幅度。
•接收光强指示数字显示经光电转换后光信号大小。
•载波电压指示数字显示声光调制的超声信号幅度。
•载波频率指示数字显示声光调制的超声信号频率。
图5、3 控制单元后面板图5、3为电路单元的仪器后面板图,板面各插座的功能如下:•交流电源右侧下部为标准三芯电源插座,用以连接220V交流市电,插座上方系保护电源用的熔丝。
•至接收器与光电接收器连接的接口插座。
实验 电光 声光调制
实验一电光调制1.一、实验目的:2.了解电光调制的工作原理及相关特性；3.掌握电光晶体性能参数的测量方法；二、实验原理简介:某些光学介质受到外电场作用时, 它的折射率将随着外电场变化, 介电系数和折射率都与方向有关, 在光学性质上变为各向异性, 这就是电光效应。
电光效应有两种, 一种是折射率的变化量与外电场强度的一次方成比例, 称为泡克耳斯（Pockels）效应；另一种是折射率的变化量与外电场强度的二次方成比例, 称为克尔（Kerr）效应。
利用克尔效应制成的调制器, 称为克尔盒, 其中的光学介质为具有电光效应的液体有机化合物。
利用泡克耳斯效应制成的调制器, 称为泡克耳斯盒, 其中的光学介质为非中心对称的压电晶体。
泡克耳斯盒又有纵向调制器和横向调制器两种, 图1是几种电光调制器的基本结构形式。
图1: 几种电光调制器的基本结构形式a) 克尔盒 b) 纵调的泡克耳斯盒 c) 横调的泡克耳斯盒当不给克尔盒加电压时, 盒中的介质是透明的, 各向同性的非偏振光经过P后变为振动方向平行P光轴的平面偏振光。
通过克尔盒时不改变振动方向。
到达Q时, 因光的振动方向垂直于Q光轴而被阻挡（P、Q分别为起偏器和检偏器, 安装时, 它们的光轴彼此垂直。
）, 所以Q没有光输出；给克尔盒加以电压时, 盒中的介质则因有外电场的作用而具有单轴晶体的光学性质, 光轴的方向平行于电场。
这时, 通过它的平面偏振光则改变其振动方向。
所以, 经过起偏器P产生的平面偏振光, 通过克尔盒后, 振动方向就不再与Q光轴垂直, 而是在Q光轴方向上有光振动的分量, 所以, 此时Q就有光输出了。
Q的光输出强弱, 与盒中的介质性质、几何尺寸、外加电压大小等因素有关。
对于结构已确定的克尔盒来说, 如果外加电压是周期性变化的, 则Q的光输出必然也是周期性变化的。
由此即实现了对光的调制。
泡克耳斯盒里所装的是具有泡克耳斯效应的电光晶体, 它的自然状态就有单轴晶体的光学性质, 安装时, 使晶体的光轴平行于入射光线。
电光声光调制_实验报告
一、实验目的1. 理解电光调制和声光调制的原理及基本过程。
2. 掌握电光调制器和声光调制器的实验操作方法。
3. 分析实验数据，验证电光调制和声光调制的基本特性。
二、实验原理1. 电光调制原理电光调制是利用电光效应，即某些晶体在外加电场的作用下，其折射率将发生变化，从而改变光波的传输特性。
电光调制器主要由调制晶体、电极、光源和探测器组成。
当电场施加在调制晶体上时，光波的强度、相位或偏振状态会发生变化，从而实现对光信号的调制。
2. 声光调制原理声光调制是利用声光效应，即光波在介质中传播时，被超声波场衍射或散射的现象。
声光调制器主要由声光介质、电声换能器、吸声（或反射）装置及驱动电源等组成。
当超声波在介质中传播时，会引起介质的弹性应变，从而形成折射率光栅，使光波发生衍射现象。
通过控制超声波的强度、频率和相位，可以实现对光信号的调制。
三、实验仪器与装置1. 电光调制实验实验仪器：电光调制器、光源、探测器、示波器、信号发生器、直流电源等。
实验装置：将光源发出的光束通过调制晶体，然后经探测器接收，通过示波器观察调制后的光信号。
2. 声光调制实验实验仪器：声光调制器、光源、探测器、示波器、信号发生器、超声波发生器等。
实验装置：将光源发出的光束通过声光介质，然后经探测器接收，通过示波器观察调制后的光信号。
四、实验步骤1. 电光调制实验（1）将光源发出的光束通过调制晶体，调节直流电源，使电场施加在调制晶体上。
（2）观察示波器上的光信号，记录调制后的光信号波形。
（3）改变调制信号频率和幅度，观察调制效果。
2. 声光调制实验（1）将光源发出的光束通过声光介质，调节超声波发生器，产生超声波。
（2）观察示波器上的光信号，记录调制后的光信号波形。
（3）改变超声波频率和强度，观察调制效果。
五、实验数据与分析1. 电光调制实验（1）记录调制后的光信号波形，分析调制频率、幅度与调制效果的关系。
（2）分析电光调制器的调制带宽、调制深度等特性。
Bragg Cell 布拉格盒(声光调制器)介绍
Bragg衍射
较高
较长
• Raman-Nath衍射是多级的，而Bragg
衍射只有0级和+1级（或-1级）衍射， 因此衍射光线能量更集中。
产生条件： 声波频率较高
1.2 布拉格衍射
声光作用长度较大
光束与声波波面以一定角度斜入射
1.2 布拉格衍射
1.2 布拉格衍射
1.3 器件原理
声光调制器原理图
Bragg Cell
布拉格盒（Bragg Cell）通常
作为声光调制器(AcoustoOptic modulator (AOM))的单
1. 原理
元器件。这类声光调制器基
于布拉格衍射原理，可实现
对光束的偏转，及其强度、
频率的调制。
声光效应：超声波在介质中传播 →介质中产生随时间、空间周期 变化的弹性波→折射率周期变化
3. 产品
software and integrated solutions throughout the UK & Ireland.
Acousto-Optic Devices
Driver Electronics
• Wavelengths from 300nm to • Fixed frequency integrated 10.6microns drivers • Modulators • Deflectors • 2-axis deflection systems • Frequency shifters • Q-switches & Mode lockers • OEM designs • Variable frequency integrated drivers • Dual channel drivers
实验一声光调制实验解析
实验⼀声光调制实验解析实验⼀声光调制实验早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。
60年代激光器的问世为声光衍射现象的研究提供了良好的光源，促进了声光效应理论和应⽤研究的迅速发展。
声光效应为控制激光束的频率、⽅向和强度提供了⼀个有效的⼿段。
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应⽤。
声光效应已⼴泛应⽤于声学、光学和光电⼦学。
近年来，随着声光技术的不断发展，⼈们已⼴泛地开始采⽤声光器件在激光腔内进⾏锁膜或作为连续器件的Q 开关。
由于声光器件具有输⼊电压低驱动功率⼩、温度稳定性好、能承受较⼤光功率、光学系统简单、响应时间快、控制⽅便等优点，加之新⼀代的优质声光材料的发现，使声光器件具有良好的发展前景，它将不断地满⾜⼯业、科学、军事等⽅⾯的需求。
⼀、实验⽬的1、掌握声光调制的基本原理。
2、了解声光器件的⼯作原理。
3、了解布拉格声光衍射和拉曼—奈斯声光衍射的区别。
4、观察布拉格声光衍射现象。
⼆、实验原理（⼀）声光调制的物理基础1、弹光效应若有⼀超声波通过某种均匀介质，介质材料在外⼒作⽤下发⽣形变，分⼦间因相互作⽤⼒发⽣改变⽽产⽣相对位移，将引起介质内部密度的起伏或周期性变化，密度⼤的地⽅折射率⼤，密度⼩的地⽅折射率⼩，即介质折射率发⽣周期性改变。
这种由于外⼒作⽤⽽引起折射率变化的现象称为弹光效应。
弹光效应存在于⼀切物质。
2、声光栅当声波通过介质传播时，介质就会产⽣和声波信号相应的、随时间和空间周期性变化的相位。
这部分受扰动的介质等效为⼀个“相位光栅”。
其光栅常数就是声波波长λs ，这种光栅称为超声光栅。
声波在介质中传播时，有⾏波和驻波两种形式。
特点是⾏波形成的超声光栅的栅⾯在空间是移动的，⽽驻波场形成的超声光栅栅⾯是驻⽴不动的。
当超声波传播到声光晶体时，它由⼀端传向另⼀端。
到达另⼀端时，如果遇到吸声物质，超声波将被吸声物质吸收，⽽在声光晶体中形成⾏波。
声光调制实验
声光调制实验【实验目的】1、了解声光调制实验原理；2、研究声场与光场相互作用的物理过程；3、测量声光效应的幅度特性和偏转特性。
【实验仪器及装置】声光调制实验仪（半导体激光器、声光调制晶体、光电接收等）、示波器。
图所示为声光调制实验仪的结构框图。
由图可见，声光调制实验系统由光路与电路两大单元组成。
图声光调制实验系统框图一、光路系统由激光管（L）、声光调制晶体（AOM）与光电接收（R）、CCD接收等单元组装在精密光具座上，构成声光调制仪的光路系统。
二、电路系统除光电转换接收部件外，其余电路单元全部组装在同一主控单元之中。
图主控单元前面板图为电路单元的仪器前面板图，各控制部件的作用如下：电源开关控制主电源，按通时开关指示灯亮，同时对半导体激光器供电。
解调输出插座解调信号的输出插座，可送示波器显示。
解调幅度旋钮用于调节解调监听与信号输出的幅度。
载波幅度旋钮用于调节声光调制的超声信号功率。
载波选择开关用于对声光调制超声源的选择：关——无声光调制80MHz——使用80MHz晶振的声光调制Ⅰ——60～80MHz 声光调制Ⅱ——80～100MHz 声光调制载波频率旋用以调节声光调制的超声信号频率。
注：本系统仅提供半导体激光管（包含电源）作为光源，如使用氦氖激光管或其他激光源时，需另配置其它配套电源。
钮调制监视插座将调制信号输出到示波器显示的插座。
（输出波形既可与解调信号进行比较，也可呈现出射光的能量分布状态）外调输入插座用于对声光调制的载波信号进行音频调制的插座。
（插入外来信号时1kHz内置的音频信号自动断开）调制幅度旋钮用以调节音频调制信号的幅度。
接收光强指示数字显示经光电转换后光信号大小。
载波电压指示数字显示声光调制的超声信号幅度。
载波频率指示数字显示声光调制的超声信号频率。
图控制单元后面板图为电路单元的仪器后面板图，板面各插座的功能如下：交流电源右侧下部为标准三芯电源插座，用以连接220V交流市电，插座上方系保护电源用的熔丝。
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一、 硬件组成一套完整的声光效应实验仪配有：已安装在转角平台上的100MHz 声光器件、半导体激光器、100MHz 功率信号源、LM601 CCD 光强分布测量仪及光具座。
每个器件都带有ø10的立杆，可以安插在通用光具座上。
在终端，如果用示波器进行实验，则构成了示波器型SO2000；如果用计算机进行实验，则构成了微机型SO2000（微机型SO2000还需配备USB100数据采集盒及工作软件）。
1． 声光器件(声速V = 3632m/s,介质折射率n = 2.386)声光器件的结构示意图如图1所示。
它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。
本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅，吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声波以建立超声行波。
将介质的端面磨成斜面或成牛角状，也可达到吸声的作用。
压电换能器又称超声发生器，由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。
它的作用是将电功率换成声功率，并在声光介质中建立起超声场。
压电换能器既是一个机械振动系统，又是一个与功率信号源相联系的电振动系统，或者说是功率信号源的负载。
为了获得最佳的电声能量转换效率，换能器的阻抗与信号源内阻应当匹配。
声光器件有一个衍射效率最大的工作频率，此频率称为声光器件的中心频率，记为c f 。
对于其它频率的超声波，其衍射效率将降低。
规定衍射效率（或衍射光的相对光强）下降3db （即衍射效率降到最大值的1/2）时两频率间的间隔为声光器件的带宽。
声光器转角平台转角平台旋转手轮 图2：转角平台 吸声材料声光介质 压电换能器 图1：声光器件的结构声波前进方向 光波前进方声光器件安装在一个透明塑料盒内，置于转角平台上，见图2。
盒上有一插座，用于和功率信号源的声光插座相连。
透明塑料盒两端各开一个小孔，激光分别从这两个孔射入和射出声光器件，不用时用贴纸封住以保护声光器件。
旋转转角平台的旋转手轮可以转动转角平台，从而改变激光射入声光器件的角度。
2．功率信号源SO2000功率信号源专为声光效应实验配套，输出频率范围为80~120MHz,最大输出功率1W。
面板上的各输入/输出信号和表头含义如下：等幅/调幅：做基本的声光衍射实验时，要打在“等幅”位置，否则信号源无输出；做模拟通信实验时，要打在“调幅”位置。
调制：输入信号插座。
等幅/调幅开关处于“调幅”位置时，此位置接上“模拟通信发送器”，从“调制”端口输入一个TTL电平的数字信号，就可以对声功率进行幅度调制,频率范围0~20KHz。
调制波的解调可用光电池加放大电路组成的“光电池盒”来实现。
具体方法是，移去CCD光强分布测量仪，安置上“光电池盒”，“光电池盒”再与“模拟通信接收器”相连。
将1级衍射光对准“光电池盒”上的小孔，适当调节半导体激光器的功率，就可以用喇叭或示波器还原调制波的信号，进行模拟通信实验。
模拟通信收发器的介绍见下文。
声光：输出信号插座。
用于连接声光器件，将功率信号源的电信号传入声光器件，经压电换能器转换为声波后注入声光介质。
测频：输出信号插座。
接频率计，用于测量功率信号源输出信号的频率。
频率旋钮：用于改变功率信号源的输出信号的频率，可调范围80~120MHz。
逆时针到底是80MHz，顺时针到底是120MHz。
功率旋钮：用于调节功率信号源的输出功率，逆时针减小，顺时针变大。
面板上的毫安表读数作功率指示用，读数值×10约等于功率毫瓦数。
*使用时，为保证声光器件的安全，不要长时间处于功率最大位置！3．CCD光强分布测量仪：其核心是线阵CCD器件。
CCD器件是一种可以电扫描的光电二极管列阵，有面阵（二维）和线阵（一维）之分。
LM601/501 CCD光强仪所用的是线阵CCD器件，性能参数如下表。
LM601/501 CCD光强仪机壳尺寸为150mm×100mm×50mm，CCD器件的光敏面至光强仪前面板距离为4.5mm。
LM601/501 CCD 光强仪后面板各插孔标记含义如下，其输出波形见图3：“同步”：Q9头，示波器型用。
启动CCD 器件扫描的触发脉冲，主要供示波器触发用。
“同步”的含意是“同步扫描”，与示波器的触发端口相连。
“信号”：Q9头，示波器型用。
CCD 器件接受的空间光强分布信号的模拟电压输出端，与示波器的某一路信号端口相连。
DB9插头：微机型用，连至USB100计算机数据采集盒。
4．USB100计算机数据采集盒：用USB 接口与计算机相连，同时以DB15插座通过电缆线LM601/501 CCD 光强仪后面板上的DB9插座相连。
采集盒上有一个12位的A/D 转换器，也就是说可以把CCD 器件上每一个光敏单元上的光强信号分成4096个灰度等级。
空间分辨率与所使用的CCD 光强仪的型号有关，在11μm ~14μm 之间。
采集盒对计算机要求不高，586最小配置，有USB 接口就可以了。
相应的工作软件在另文中介绍。
型号 光敏元素 光敏元尺寸 光敏元中心距 光谱响应范围 光谱响应峰值LM601S 2700个 11×11μm 11μm 0.3~0.9μm 0.56μm LM601 2592个 11×11μm 11μm 0.3~0.9μm 0.56μm LM501 2048个 14×14μm 14μm 0.2~0.9μm 0.56μm20ms0v5v信号 信号光强环境光强 401 : 1024×14μm501 : 2048×14μm601 : 2592×11μm801 : 5360×7μm5v0信号光强（扫描基线） 采样 同步图3： LM 601 CCD 光强仪波形图二、安装和使用 SO2000声光效应实验仪可完成基本声光效应实验和在此基础上的声光模拟通信实验，这两种实验的安装、连线分别介绍如下。
ξ2-1 声光效应实验安装图如图5所示。
本实验中需用到下列电线或电缆：1． 光强分布测量仪到示波器：同型号2根，每根均为双Q9插头。
这两根线中，一根连接光强分布测量仪的“信号”和示波器的测量输入通道，另一根连接光强分布测量仪的“同步”和示波器的外触发同步通道。
2． 光强分布测量仪到USB100采集盒（微机）：1根，两端是DB15（15芯）和DB9（9芯）插头。
用它连接USB 采集盒和CCD 光强仪，再用USB 线将USB 采集盒与计算机相连；3． 功率信号源到转角平台上的声光器件：1根。
其一头为Q9插头，连接声光器件，一头为莲花插头，连接功率信号源的“声光”插座，此时，功率信号源要打在“等幅”上；当使用模拟通信收发器时，要打在“调幅”上。
使用过程如下：1．完成安装后，开启除功率信号源之外的各部件的电源；2．仔细调节光路，使半导体激光器射出的光束准确地由声光器件外塑料盒的小孔射入、穿过声光介质、由另一端的小孔射出，照射到CCD 采集窗口上，这时衍射尚未产生（声光器件尽量靠近激光器）；3．用示波器测量时，将光强仪的“信号”插孔接至示波器的Y 轴，f l - f H 声光偏转测量0级 α f 声光调制测量 0级 1级 I Pa I 1 I 0 I 2 图4：示波器上的实验波形及描绘出的曲线 图5：声光效应实验安装图（上为示波器型，下为微机型） 信号 同步 声光功率信号源 激光器转角平台 光强分布测量仪Y X 示波频率 声光功率信号源 激光器转角平台 光强分布测量仪频率USB 采集盒 接计算机电压档置0.1~1V/格档，扫描频率一般置2ms/格档；光强仪的“同步”插孔接至示波器的外触发端口，极性为“+”。
适当调节“触发电平”，在示波器上可以看到一个稳定的类似图4所示的单峰波形；用计算机测量时，连接USB采集盒和CCD光强仪，再用USB线将USB采集盒与计算机相连。
启动工作软件即可采集、处理实验波形和数据；4．如在示波器顶端只有一直线而看不到波形，这是CCD器件已饱和所致。
可试着减弱环境光强、减小激光器的输出功率，问题就可得以解决；5．如果在示波器上看到的波形不怎么光滑，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来解决这个问题；6．得到满意的波形后，打开功率信号源的电源；7．微调转角平台旋钮，改变激光束的入射角，可获得布喇格衍射或喇曼-纳斯衍射。
本实验的声光器件是为布喇格衍射条件设计制造的，并不满足喇曼-纳斯衍射条件。
如有条件，最好另配一套中心频率为10MHz左右的声光器件和功率信号源，专门研究喇曼-纳斯衍射。
这里为降低成本，本实验只对喇曼-纳斯衍射作定性观察；8．实际调节时，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；9．在布喇格衍射条件下，将功率信号源的功率旋钮置于中间值，固定，旋转频率旋钮而改变信号频率，0级光与1级光之间的衍射角随信号频率的变化而变化。
这是声光偏转；10．在布喇格衍射条件下，固定频率旋钮，旋转功率旋钮而改变信号的强度，0级光与1级光的强度分布也随之而变，这是声光调制；布喇格衍射的示波器实例如图6所示；11．为了获得理想波形，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；ξ2-2 声光模拟通信实验安装图如图7所示。
本实验中需用到下列电线或电缆：1． 功率信号源和转角平台上的声光器件：1根。
其一头为Q9插头，连接声光器件，一头为莲花插头，连接功率信号源的“声光”插座，此时，功率信号源要打在“调幅”上。
当做声光效应实验时，要打在“等幅”上；2． 功率信号源和模拟通信发送器：1根。
其一头为Q9插头，接模拟通信发送器的调制插孔，另一头为Q9插头，连接功率信号源的调制插座；3． 模拟通信发送器和示波器：1根。
其一头为Q9插头，接模拟通信发送器的示波器插座，另一头为Q9插头，接示波器的Y1和以Y1为同步（Y1置1v /格档）；4． 模拟通信接收器和光电池盒：由光电池盒引出一个莲花插头，接模拟通信接收器的光电池插座；5． 模拟通信接收器和示波器：1根。
其一头为Q9插头，接模拟通信接收器的示波器插座，一头为Q9插头，接示波器的Y2输入信号端口（Y2置0.1v ~ 0.5v /格档）；使用过程如下：1． 完成安装后，开启各部件的电源；功率信号源的输出功率不要太大；2． 仔细调节光路，使半导体激光器射出的光束准确地由声光器件外塑料盒的小孔射入、穿过声光介质、由另一端的小孔射出，仔细调节转角平台旋钮，满足布喇格衍射，并将1级衍射光射入光声光功率信号源 激光器 转角平台 Y X 示波器 图7：模拟通信实验安装图 光电池盒 模拟通信接收器 模拟通信发送器 图6：布喇格衍射的0级光和1级光(示波器和微机型)电池盒的接收圆孔；3．将模拟通信发送器的喇叭开关打在“关”上，以避免它对模拟通信接收器还原出的音乐的干扰。