声光调制实验装置说明书

声光调制实验

一、用途

声光调制是高等院校实验教学仪器，主要用于现代物理实验、光学实验和声光调制实验。将调制电压加载到光波上的技术叫光调制技术。利用声光效应实现的调制叫声光调制。60年代激光器的问世为声光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。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。

二、结构

本仪器由可调半导体激光器做光源，声光晶体盒、声光调制电源箱及滑座和旋转平台等组成。见下图：

1.调平底脚

2.导轨

3.滑座

4.四维调整架

5.半导体激光器

6.声光晶体盒

7.旋转平台

8.小孔光阑

9.横向滑座 10.光电探测器

三、技术参数

(1)声光调制器声光介质：钼酸铅晶体

换能器介质：铌酸锂晶体

通光口径：1mm

中心频率：80MHz

衍射效率：〉70%

(2)激光光源半导体激光电源

(3)激光波长 650nm

(4)光功率输出 0～可调

(5)交流电源 AC220v 22v 50Hz

(6)环境温度 0～40℃

四、主要功能特点及实验项目

1、观察声光调制的衍射现象

调节激光束的亮度，使在相屏中心有明晰的光点呈现，此即为声光调制的0级光斑；

打开声光调制电压，此时以80MHz为中心频率的超声波开始对声光晶体进行调制；

微调载物平台上声光调制器的转向，以改变声光调制器的光束入射角，即可出现因声光调制而出现的衍射光斑；

仔细调节光束对声光调制器的角度，当+1级（或者－1级）衍射光最强时，声光调制器即运转在布拉格条件下的偏转状态。

注：布拉格衍射一级衍射达到极值的条件是：1)控制电压为一特定的值；2)入射激光必须以特定的角度布拉格角α入射。

2、观察交流信号调制特性

打开信号发生器，输入交流的正弦波信号。加法器把直流偏压和信号发生器的交流电压叠加在一起输出到线性声光调制器上，在示波器上可看到被调制的半导体激光的正弦波，测出示波器上信号波的相对幅度。改变直流偏压的大小或增加信号发生器的信号强度，观察输出波形的调制特性。

3、声光调制与光通讯实验演示

在驱动源输入端加入外调制信号（如音频信号、文字和图像等），则衍射光强将随次信号变化，从而达到控制激光输出特性的目的，实现模拟光通信和图像处理。

2v 时的下失真波形 时的上失真波形

时的不失真波形 时的上下失真波形

图7

4、测量声光调制器的衍射效率

定义：在作用距离L 处衍射光强和入射光强之比为声光衍射效率。衍射效率0max I I

d

=η，其中max d I 为最大衍射光强，0I 为0级光强。

5、计算声光调制偏转角

定义1级光和0级光间的距离为d ，声光调制器到接收孔之间的距离为L,由

于L 〉〉d ，即可求出声光调制的偏转角： d θ≈ L d

6、测量超声波的波速

将超声波频率F ，偏转角d θ与激光波长代入

d s F V θλ=，其中F=80MHz ，

nm 650=λ，将求出的d θ一起带入上式即可求得。

五 、仪器使用与调整

1 在光具座的滑座上放置好激光器和光电接收器，并安装好声光调制器的载物台；

2 按系统连接方法将激光器、声光调制器、光电接收器等组件连接到声光调制电源箱；

3 光路准直：打开电源开关，接通激光电源，调节电源箱上的激光强度旋钮，时的不失真音频信号 4v 时的失真音频信号

图8

使激光束得到足够强度。用小孔光阑来调整光路，先将半导体激光器放置在导轨零点处锁定，把小孔光阑拉到激光器附近，调整四维调整架的左和上旋钮，使激光束通过小孔，再把小孔光阑拉远一些，基本是声光调制器放置的位置，旋转四维调整架上的右和下旋钮，使激光束通过小孔，反复调节，使得一定距离内激光束是平行光；

4 将声光调制器的通光孔置于载物平台的中心位置，调整好高度，使得激光束刚好通过通光孔；

5 把小孔光阑放置在带横向微动的滑座上，调整好小孔光阑的高度，使得光束放好通过小孔；

6 调整光电探测器的高度，使得激光束落在光电探测器中心。

六仪器成套性

1 调平底脚…………………………………………………………四个

2 导轨…………………………………………………………一根

3 滑座…………………………………………………………二个

4 四维调整架…………………………………………………………一个

5 半导体激光器………………………………………………………一个

6 声光晶体盒及导线………………………………………………各一个

7 旋转平台…………………………………………………………一个

8 小孔光栏…………………………………………………………一个

9 横向滑座…………………………………………………………二个

10 光电探测器………………………………………………………一个

11 声光调制电源箱…………………………………………………一台

12 带Q9插头导线…………………………………………………二根

六、注意事项