声光移频器在相干系统-Read知识讲解
傅里叶望远术的实验室验证系统
傅 里 叶 望远 术 的实验 室验 证 系统
董洪舟 ，吴 健 ，刘 艺 ，张 炎
（电子科技大学 光 电信息学院 ，成都 ６ ０ ５ １ ０４）
摘要 ：本文介绍 了傅里叶望远术成像 的基 本原 理，为验证傅里叶望远术成像原理 ，在 实验室 中 建 了四光束的傅 搭
里叶望远术验证成像 系统 ，对灰度透射 式 目标进行 成像验证 ，利用 Ｌ ｂ Ｉ Ｗ 软件 完成 了实验 中相关控制软件 、 ａＶ Ｅ 检测软件和信号处理软件程序设 计。通过形成不 同空间频率 的干 涉条 纹提取 目标 的频谱值 ，利用相位 闭合技 术，
ｓｘ ＝ｑ （ ，） （ ， （， ） ｏｘＹ ｆ ｘ ） （） １
其中：ｏｘＹ 是 目标强度反射率函数 ，ｆ ｘＹ 是直线条纹强度函数 ，７是与 目 （，） （，） ７ 标散射有关的系数。将式（） １
变换 ｘ ） （ ｆ ） ， ｆ Ｆ ｆ， Ｏ ｘ
作走在前列， ２０ 年 已经进行 了外场实验， 于 ０５ 在几百米的水平路径上进行的原理验证 ， 得到了较好的成像 结果 ，目标外形基本可以分辨ｌ，另外国内长春光机所也完成 了实验室验证 ，正在进行外场实验 ，国防 ｏ Ｊ
收 稿 日期 ：２ １ ６ １； 收到 修改 稿 日期 ：２ １一 ９０ ０ 卜０— １ ０ ｉ０— ５
０ 引 言
随着航空航天技术的 日 益发展 ， 间目 空 标的高分辨率成像技术成为一个重要研究方向¨ Ｊ 其中傅里叶 ，
望远 术是 一种具 有较 大 发展潜 力 的成像技 术 。它 的成像 原理是 利用 直线 干涉 条纹场 扫描 目标 来获 取携 带 目
标 频 谱信 息的 回波信 号 ，并通 过相 位 闭合技 术消除 光束 初始 相位和 大 气湍流 带来 的相位 畸变 ，最 终还原 出
初三物理中的声光电知识解析
初三物理中的声光电知识解析一、声学基础知识1.声音的产生：物体振动产生声音，振动停止，声音停止。
2.声音的传播：声音需要介质传播，固体、液体、气体都可以传声，真空不能传声。
3.声音的特性：包括音调、响度和音色。
音调与频率有关，响度与振幅和距离有关，音色与材料和结构有关。
4.声速：声速与介质种类和温度有关。
在15℃的空气中，声速约为340m/s。
二、光学基础知识1.光的传播：光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播。
2.光的反射：光在传播过程中遇到障碍物，会被反射回来。
反射分为镜面反射和漫反射。
3.光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折。
折射与入射角和折射角有关。
4.光的色散：太阳光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色，称为光的色散。
5.视觉的形成：光线经过眼球各部位的折射作用，在视网膜上形成物像，刺激视网膜上的感光细胞产生神经冲动，传到大脑皮层的视觉中枢，形成视觉。
三、电学基础知识1.电流：电荷的定向移动形成电流，电流有大小和方向，用安培（A）表示。
2.电压：电压是电势差的简称，是使电路中形成电流的原因。
电压有大小和方向，用伏特（V）表示。
3.电阻：电阻是阻碍电流流动的物理量。
电阻与材料、长度、横截面积和温度有关。
4.欧姆定律：电流I等于电压U与电阻R的比值，即I=U/R。
5.电路：电路包括电源、导线、开关和用电器。
电路有串联和并联两种连接方式。
6.电能：电能是电流做功的能力。
电能的单位是焦耳（J），常用千瓦时（kW·h）表示。
四、声光电的应用1.声音的应用：如电话、广播、音响设备等。
2.光的应用：如照明、摄影、显示技术等。
3.电的应用：如家电、电动工具、电力系统等。
综上所述，初三物理中的声光电知识包括声学基础知识、光学基础知识和电学基础知识。
这些知识点为我们揭示了声音、光和电的基本特性及其在生活中的应用。
通过对这些知识的学习，我们可以更好地理解自然界中的现象，并为未来的学习和工作打下坚实的基础。
《相干光通信系统》PPT课件
8
的相 基干 本光 原通 理信
技 术
9
8.1
图9-2 相干光通信系统结构图
（3）无论外差检测还是零差检测，其检测根据都来源于接收光信 号与本振光信号之间的干涉，因而在系统中，必须保持它们之间的 相位锁定，或者说具有一致的偏振方向。
差
通常PL Ps ，所以第一项可认为是直流常数，很容易被滤除，此 时外差信号由下面的交流项给出
检 测
Io( u t) t2 R P s( t)P Lco It F s ( s L ) （8.1.11）
与零差检测类似，因为该式中本振光PL的出现，接收到的光信号
被放大了，从而提高了SNR。然而，SNR的改进要比零差检测低两
信号电流为 Idd(t)RsP (t) ，由此可见，零差检测平均电信号功
率所比以直该接值检将测增的加信 几号 个功 数率 量增 级加 。虽4然PL散P粒S噪倍声。也既增然加，了通，常但P是S 零差PL，检
测仍可提高信噪比（SNR）许多倍。
14
8.2.2
测零 差 检
零差检测的缺点是它对相位的变化非常敏感。因为（8.1.3）式
中，最后一项ΦL包含本振光相位，很显然ΦL应被控制。理想情况下， 除强调相位， ΦL和ΦS应该保持常数。实际上， ΦL和ΦS随时间随机 摆动。不过，通过相位锁定环路，它们的差（ ΦS - ΦL ）几乎可以保 持恒定。然而，这种锁定环路的实现并不容易，所以使零差接收机的
设计相当复杂。此外，还要求信号光和本振光频率匹配，因此，对这
变得容易。
16
激光相干合成研究现状3
1.光纤激光相干合成技术国内外研究现状从上世纪90年代开始，光纤激光器的出现使得相干合成技术获得了突飞猛进的发展。
光纤激光相干合成一经提出便成为激光研究领域的一个新热点，但是光纤激光相干合成技术才刚刚起步，尚处于实验室探索阶段，没有很多现成的方法和结论可以借鉴，目前国内外多家研究机构都开展了相关研究。
光纤相干合成技术的基本原理就是对许多中等功率的激光器施行一定的相干控制，从而得到高功率的、光束质量接近衍射极限的单模激光输出，它的核心就是要控制激光器的相位，从而使输出光场相干。
相干合成的基本条件是各阵元激光要满足相同的波长且线宽要窄，光束质量好，单模输出，相位一致，偏振方向相同等。
光纤激光相干合成的主要难题是如何使各个子光纤同相位输出，目前已经发展了多种可实现同相位输出的方法和技术。
比较常用的光纤激光相干合成技术按其锁相方式可分为主动式锁相相干合成和被动式锁相相干合成，主动式锁相相干合成主要有自适应锁相、自参考锁相和外差锁相三种结构，被动式锁相相干合成则有外腔相干合成、基于超模耦合的干涉仪合成和倏逝波耦合等多种表现形式，图1-1给出了近十年来光纤激光相干合成主要技术方案的分类总表。
下面介绍几种典型的激光相干合成技术方案，并分析这些方案的优缺点及可扩展性。
1 主动式锁相相干合成主动式锁相相干合成技术是指对各合成阵元的相位进行主动控制，由于要对光纤激光器的相位进行控制，必然会在谐振腔内引入附加的光学原件，因此主动式相干合成一般采用并联主振荡放大结构（Master Oscillator Power Amplifier，MOPA），主振荡器分束后产生一路参考光和多路信号光，各路信号光路中有相位调制器，再经过功率放大器后进行相干合成。
这种MOPA结构可以适当避开光纤非线性效应以及光纤损伤等棘手问题，通过相位控制来实现功率合成，因此阵元数和功率扩展性都相对较好。
1.1外差锁相相干合成2003年，美国Northrop Grummer Space Technology（NGST）公司开发出外差法控制光纤激光相位的专利技术[1-4]，并将其成功用于MOPA结构的光纤放大器相干合成中。
高三物理声光电知识点总结
高三物理声光电知识点总结声音的产生与传播1.声音是由物体的振动产生的，一切正在发声的物体都在振动。
2.声音的传播需要介质，固体、液体、气体都可以传声，真空不能传声。
3.声速与介质种类和介质的温度有关。
乐音与噪音1.乐音的特征：音调、响度、音色。
2.噪声的度量：响度、强度、音量。
3.噪声的控制：隔声、吸声、消声。
声波的干涉与衍射1.声波的干涉：两个或多个声波相遇，产生声压的叠加现象。
2.声波的衍射：声波遇到障碍物时，波的传播方向发生改变。
声波的共振1.共振现象：当驱动力频率与系统的自然频率相等时，系统的振动幅度最大。
2.共振的条件：驱动力频率等于系统的固有频率。
光的传播1.光在同种均匀介质中沿直线传播。
2.光的折射现象：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生改变。
3.光的衍射现象：光遇到障碍物时，波的传播方向发生改变。
光的波动性1.干涉现象：两个或多个光波相遇，产生光强的叠加现象。
2.衍射现象：光遇到障碍物时，波的传播方向发生改变。
3.偏振现象：光波的振动方向在特定平面内。
光的粒子性1.光电效应：光照射到金属表面，电子被弹射出来的现象。
2.康普顿效应：X射线与物质相互作用，波长发生变化的现象。
3.黑体辐射：物体因温度而发出的光。
光谱与颜色1.光谱：光按波长或频率分布的连续谱。
2.颜色：光的波长或频率决定的视觉现象。
静电学1.静电的产生：物体失去或获得电子而带电。
2.库仑定律：两个点电荷之间的作用力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比。
3.静电场：电荷在空间产生的场。
电路与电流1.电路的基本元件：电源、导线、电阻、开关。
2.欧姆定律：电流强度与电压、电阻之间的关系。
3.串并联电路：串联电路中电流强度相同，电压分配；并联电路中电压相同，电流分配。
4.磁场：磁体周围存在的物质。
5.磁场强度：磁场的强弱。
6.磁通量：磁场穿过某一面积的总量。
电磁感应1.法拉第电磁感应定律：电磁感应电动势与磁通量的变化率成正比。
07.相干光通信系统解析
7.1 相干检测基本原理
接收端的光匹配器是为了达到光混频器最大可能 的混频效率而使接收的光复数振幅和偏振与本振 光波相匹配。光隔离器的作用是避免反射光反馈 回信号光源或本振光源而引起光源频谱发生展宽， 甚至是多纵模工作。 相干光通信根据本振光信号频率与接收到的信号 光频率是否相等，可分为外差检测相干光通信和 零差检测相干光通信。前者经光电检波器获得的 是中频信号，中频信号还需二次解调才能被转换 成基带信号。
7.4 相干光通信的关键技术
外光调制是根据某些电光或声光晶体的光波传输 特性随电压或声压等外界因素的变化而变化的物 理现象而提出的。外光调制器主要包括三种：利 用电光效应制成的电光调制器、利用声光效应制 成的声光调制器和利用磁光效应制成的磁光调制 器。采用以上外调制器，可以完成对光载波的振 幅、频率和相位的调制。目前，对外光调制器的 研究比较广泛，如利用扩散LiNbO3马赫干涉仪或 定向耦合式的调制器可实现ASK调制，利用量子 阱半导体相位外调制器或LiNbO3相位调制器实现 PSK调制等。
上式中有三项的频率在2S左右，通常超 出光电二极管的响应范围，因此没有检波 输出。这样，上式简化为
7.1 相干检测基本原理
注意到，该式第一项为信号光强度，其余 两项都是本振光出现后的强度。第三项表 示信号光与本振光之间的差拍效应，其振 幅与信号光场成正比，差拍的相位与信号 的相位变化成线性关系。因此，接收信号 中的振幅和相位都存在在差拍场的强度中。 通常，本振光比信号光强得多，上式可简 化为
7.2 相干光通信系统的组成
经过理论计算，在完全匹配的情况下，所 输出的中频信号电流幅度可用下式表达：
式中，A为常系数；R为光电检测器的响 应度；Ps为接收光信号的平均光功率；P1 为本振光信号的平均光功率。
07.相干光通信系统解析
2ASK信号解调原理
2ASK信号解调波形
2. FSK频移键控 若正弦载波的频率随二进制基带信号在f1和 f2两个频率点间变化，则产生二进制移频键 控信号（2FSK）。 二进制移频键控信号可以看成是两个不同 载波的二进制振幅键控信号的叠加。 2FSK信号能够采用非相干解调(包络检波法) 和相干解调(同步检测法)。
7.1 相干检测基本原理
同时注意到式中的相位角，本振相位和信 号相位是直接相加的，因此，本振相位的 任何变化都将干扰信号相位中包含的信息， 这就是说，本振光的相位稳定是很重要的。
7.2 相干光通信系统的组成
相干光通信系统由光发射机、光纤和光接 收机组成
7.2 相干光通信系统的组成
1．光发射机 由光频振荡器发出相干性很好的光载波通 过调制器调制后，变成受数字信号控制的 已调光波，并经光匹配器后输出，这里的 光匹配器有两个作用：一是使从调制器输 出已调光波的空间复数振幅分布和单模光 纤的基模之间有最好的匹配；二是保证已 调光波的偏振态和单模光纤的本征偏振态 相匹配。
2FSKK解调原理
2FSK解调波形
3. PSK相移键控 正弦载波的相位随二进制数字基带信号离 散变化，则产生二进制移相键控(2PSK)信 号。 2PSK信号的解调通常都是采用相干解调。
2PSK时间波形
2PSK调制原理
2PSK解调原理
2PSK解调波形
上式中有三项的频率在2S左右，通常超 出光电二极管的响应范围，因此没有检波 输出。这样，上式简化为
7.1 相干检测基本原理
注意到，该式第一项为信号光强度，其余 两项都是本振光出现后的强度。第三项表 示信号光与本振光之间的差拍效应，其振 幅与信号光场成正比，差拍的相位与信号 的相位变化成线性关系。因此，接收信号 中的振幅和相位都存在在差拍场的强度中。 通常，本振光比信号光强得多，上式可简 化为
声光移频器在相干系统-Readppt课件
相对光强为：
二、电光体强度调制器
晶体的透射比曲线 透射的相对光强随外加电压变化关系曲线I/I0~V(或）
工作点在透射比曲线的非线性部分时，输出光信号失真; 工作点选在透射比曲线线性区( ＝/2附近）时，得
到不失真的基频信号.
二、电光体强度调制器
如何获得 ＝/2的偏置相位差
三、电光波导调制器
光波导调制器的优势： 体积小，易于集成； 所需的驱动功率比体调制器要减小1～2个量级。 光波导调制器与体调制器比较 相同点： 由介质构成的光波导调制器，其电光、声光等物 理效应对光参数的控制过程，也是使介质的介电张量产生 微小的变化（即折射率变化)，从而使两传播模间有一相位 差； 不同点：外场的作用会导致波导中本征模传输特性的变化 及两个不同模式之间的耦合转换，因此光波导调制器的基 本特性可以用介质光波导的耦合模理论来描述。
为保证调制光发生畸变，限制高次谐波的幅值 （4）电光晶体尺寸的选择
电光晶体尺寸是指其长度和横截面的大小。增加 长度有助于减小调制器的电容，使频带展宽。但不能 过长。
第二节 声光控制器件
2.2.1 声光控制器件的类型
➢ 用来调制光束强度的声光器 ➢ 用来改变光束方向的声光器 ➢ 选择光束波长的声光器件 ➢ 引起光束频移的声光器件
一、电光体相位调制器
设起偏器的偏振通光方向平行于晶体的感应主轴x’（或y’)
因此，入射晶体的线偏振光不再分解成沿x’，y’的两个分
量，外电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位：
c电光体相位调制器
c
c
nx
'
L
对于KDP晶体：
nx
'
no
1 2
声光移频器原理
声光移频器原理
声光移频器，又称A-O移频器，是一种利用声-光效应实现信号频率转换的器件。
其原理是利用声波和光波之间的相互作用，将声波信号转换为光波信号，再通过非线性光学效应将光波信号转换为新频率的光波信号。
具体来说，声光移频器由声光晶体、光束聚焦系统、光电转换系统和电路控制系统等组成。
当声波信号通过声光晶体时，会激发晶体中的光子振动，产生光波信号。
这些光波信号经过光束聚焦系统后，被转换为新频率的光波信号，并被光电转换系统接收和处理。
声光移频器广泛应用于光纤通信、光学测量、雷达信号处理等领域，具有频率转换范围广、转换效率高、响应速度快等优点。
其在现代通信、测量技术和信息处理等领域中发挥着重要作用。
- 1 -。
声光调制器、声光移频器、声光偏转器使用手册
Tel.: +33 (0) 1 76 91 50 12 Fax.: +33 (0)1 76 91 50 31
E-mail: sales@a-a.fr
GENERAL PRECAUTIONS
Mechanical Precautions
acetone. Most of AO components use soft materials and need careful cleaning. “Oily stains” should be removed immediately to avoid irreversible marks.
Installation and Adjustment Precautions
QUANTA TECH 116 West, 23rd Street - Suite 500 New York, NY 10011 USA p1
08/05/V2
IMPORTANT........................................................................................................... 3 GENERAL PRECAUTIONS ................................................................................... 4
All of these specifications values are indicated on the test sheet of your AO component: Please refer to it.
声光物态变化知识点总结
声光物态变化知识点总结声光物态变化是指物质在音波或光波作用下发生相变的过程。
声光物态变化是一种重要的实验现象，也是材料科学和物理学等领域的研究重点之一。
在声光物态变化的研究中，人们可以通过改变声波和光波的参数来调控物质的物态，从而实现物质的相变和功能的调控。
声光物态变化不仅在基础科学研究中具有重要意义，同时也在材料制备、功能器件等领域具有广泛的应用前景。
一、声光物态变化的基本原理在声光物态变化的研究中，我们需要了解一些基本的物理原理。
首先，我们需要了解声波和光波对物质的作用机制。
声波是由物质分子的振动传递引起的，而光波是由光子的传播引起的。
声波的频率和振幅可以引起物质分子的运动，从而导致物质的相变。
而光波的能量和频率也可以对物质的电子结构和原子结构产生影响。
因此，声波和光波可以通过不同的机制引起物质的相变。
其次，我们需要了解不同声光作用下物质的能级和电子结构等变化。
声波和光波的作用可以引起物质内部的能级结构的变化，从而影响物质的物态。
声光作用下的物质还会发生声子、激子、声光子等的产生和迁移，这些过程也对物质的相变和功能具有重要影响。
因此，我们需要深入了解声光作用对物质内部结构和性质的影响。
最后，我们还需要了解在声光作用下物质的相变和功能调控。
声光作用下的物质可能会出现相变，例如固体-液体相变、金属-绝缘体相变等。
同时，声光作用下的物质还可以发生电学、热学和光学等性质的调控。
因此，我们需要研究如何通过声光作用来实现物质的相变和功能调控。
二、声光物态变化的研究方法在声光物态变化的研究中，我们可以通过多种实验方法来进行研究。
首先，我们可以通过声光散射、声光吸收等实验手段来研究声光作用对物质内部结构和性质的影响。
这些实验方法可以揭示声光波对物质内部的激子、声子等的产生和迁移。
其次，我们还可以通过声光光谱、声光显微镜等手段来研究声光作用对物质性质的调控。
这些实验方法可以揭示声光作用对物质的相变和功能调控的机制。
《声光调制的原理及应用》
声光调制的应用
气体激光，特别是氩离子激光，由于离子跃迁的特殊性，频域参量几乎完全随即变化，表现为各模式幅度的剧烈起伏和随机消失，给锁模技术带来一定困难，采用调制作用较强的铌酸锂石英，声光调制系统，能够实现氩离子激光锁模，获得亚毫微秒超短激光脉冲。这种锁模氩离子激光已用于同步泵浦环形染料激光器。
光锁模器实质上是频率非常稳定的超声驻波与激光束相互作用的一种声光调制器。如果声光锁模器的调制频率与激光腔的纵模频率间隔完全相等，这样激光腔的各个纵横便受到周期性的调制并保持相同的相位。经过不断耦合，激光器的输出就是一系列脉宽极窄的规则脉冲序列。
声光调制的发展
随着激光技术的发展，声光调制的应用越来越多的拓展到各个行业当中。
参考文献
《现代物理知识（声光调制原理及应用）》 曹跃祖 《Ar离子激光声光调制锁模》 曹德明 黄忠德 《预（光）刻伺服录写装置中 基于计算机控制的激光声光调制系统》 贾连兴 黄上游 张江陵 周建业
设超声波波长为λs，波矢量Ks指向x正方向，而入射光波矢量Ki指向y轴正方向，两者呈正交（如图3所示）。
②布喇格衍射
当超声波频率较高，且声光介质较厚时，入射光线以一定角度（θi）入射，则产生布喇格声光衍射（如图4所示）。布喇格声光衍射的衍射光不是对称分布的，当光以某一特定角度入射时，较高阶衍射可以忽略，只出现零级和＋1级或－1级（视入射光方向而定）衍射光。若能合理选择参数，超声波足够强，可使入射光能量较集中地转移到零级和＋1级（或－1级）衍射极大值上。因而光束能量可以得到充分的利用，获得较高的效率。
在军事上，它也有广泛应用。例如一种新式探测器：雷达波谱分析器。空军飞行员可以利用它分析射到飞机上的雷达信号来判断飞机是否被敌方跟踪。外来的雷达信号与本机内半导体激光器产生的振荡信号经混频、放大后，驱动声光调制器，产生超声波，当外来信号变化时，超声波长也变化，衍射光的角度也变化，反映在二极管列阵上，我们可以很容易的识别敌方雷达信号。
声光综合知识点归纳总结
声光综合知识点归纳总结一、声光综合技术的基本原理声光综合技术的基本原理是利用声波和光波进行信息的传输和交互。
声波是一种机械波，是由物体的振动所产生的，它在介质中传播，可以用来传递声音信号。
光波是一种电磁波，是由电场和磁场相互作用所产生的，它在真空中和介质中传播，可以用来传递光信号。
声光综合技术利用声波和光波的特性，将声音和光线进行综合处理，使它们之间可以相互转换和传输，从而实现声光的交互和应用。
二、声光综合技术的应用领域声光综合技术已经应用于多个领域，包括通信、娱乐、安全监控等。
在通信领域，声光综合技术可以实现声音和图像的传输和交互，可以用于电话、视频会议、多媒体通信等。
它可以提高通信的效率和质量，满足人们对交流和信息传递的需求。
在娱乐领域，声光综合技术可以实现声音和光线的交互和应用，可以用于音乐会、演出、影视制作等。
它可以提供更加丰富和真实的娱乐体验，增强人们的娱乐享受和文化生活。
在安全监控领域，声光综合技术可以实现声音和图像的传输和交互，可以用于监控系统、安防设备等。
它可以提供更加全面和准确的监控信息，增强人们对安全的保障和控制。
三、声光综合技术的关键技术声光综合技术的关键技术包括声音的转换、光线的转换、信息的传输和处理等。
声音的转换是指将声音信号转换为电信号或光信号，它可以通过麦克风等设备来实现。
光线的转换是指将光信号转换为电信号或声音信号，它可以通过摄像头等设备来实现。
信息的传输是指将声音和图像进行传输和交互，它可以通过声波和光波等方式来实现。
信息的处理是指对声音和光线进行处理和调整，以满足不同的需求和应用。
四、声光综合技术的发展趋势声光综合技术在未来的发展趋势包括技术的创新、应用的拓展、产业的发展等。
技术的创新是指通过研究和开发，不断推动声光综合技术的进步和突破，提高其性能和功能。
应用的拓展是指将声光综合技术应用到更多的领域和场景，满足人们对交流、娱乐、安全的需求。
产业的发展是指通过产业化生产和市场推广，推动声光综合技术的商业化和普及化，促进行业的发展和经济的增长。
声光移频器——用于改变光束的频率的装置
声光移频器——⽤于改变光束的频率的装置当光在声光调制器中的⾏进折射率光栅处发⽣衍射时，衍射光会经历光频率的偏移，该偏移正负声（或驱动）频率。
这种效应（可以解释为多普勒频移）在声光移频器中得到了利⽤。
驱动频率通常在⼏⼗到⼏百兆赫之间，很少超过 1 GHz。
由此产⽣的光波长变化⾮常⼩。
对于较⼤的频移，或为了实现⾮常⼩的频移（例如只有⼏兆赫），可以级联两个或多个设备。
还可以使⽤双通道通过单个设备以获得两倍的频移。
声光移频器可以以固定的驱动频率运⾏，产⽣固定的光频偏移，或者以可变的驱动频率运⾏。
在后⼀种情况下，需要考虑光束⽅向会随着驱动频率的变化⽽变化；如果这是有害的，⼈们可以使⽤⽅法来尽量减少这种影响。
还可以同时操作具有多个驱动频率的移频器。
40MHz,532nm 声光移频器 I-FS040-1.5S20-3-GH83光输⼊光束通常是来⾃单频激光器的激光束。
但是，如果带宽不太⼤，移频器也适⽤于多模光束。
⼤多数声光移频器是⼤容量器件，但也有紧凑型光纤耦合版本（光纤尾纤 AOFS）。
来⾃输⼊光纤的光⾸先被准直，然后通过调制器晶体发送，最后聚焦到输出光纤中。
还有全光纤移频器（可能在市场上没有买到），其中的频移是在光纤内产⽣的。
⽤于声光移频器的射频驱动器声光移频器射频驱动与声光调制器相⽐，移频器通常以恒定的驱动功率运⾏。
驱动频率通常也是固定的，但也有可变频率的驱动器。
变频驱动器可能包含压控振荡器 (VCO)，其频率可以通过模拟输⼊驱动信号进⾏调整。
为了获得更⾼的频率精度和稳定性，可以使⽤直接数字驱动器。
在其他情况下，输⼊信号是具有所需频率的射频信号，驱动器仅⽤作射频功率放⼤器。
重要的性能数据频率范围显然，声光移频器应该提供所需的频偏或频移范围。
光带宽通常不是问题；通常，此类设备与⾮常窄的线宽激光器⼀起使⽤。
然⽽，⼯作波长的范围可能受到抗反射涂层的限制，例如宽度为100nm量级。
衍射效率⼀个重要的性能指标是衍射效率，通常约为 50%（对于更长的光波长，试探性更低）。
高三物理声光电知识点详尽讲解
高三物理声光电知识点详尽讲解声学基础知识声音的产生与传播声音是由物体的振动产生的。
当物体振动时，它会使周围的空气分子振动，形成声波。
这些声波通过空气传播，最终到达我们的耳朵，被听觉系统感知为声音。
声音的传播速度取决于介质的性质。
在常温下，声音在空气中的传播速度约为340米/秒。
在液体和固体中，声音的传播速度会更快。
声音的特性声音有三个主要特性：音调、响度和音色。
•音调：音调取决于声音的频率。
频率越高，音调越高；频率越低，音调越低。
•响度：响度取决于声音的振幅和距离声源的距离。
振幅越大，响度越大；距离声源越远，响度越小。
•音色：音色取决于声音的波形。
不同的波形会产生不同的音色。
声波的叠加当两个或多个声波同时传播时，它们会发生叠加。
如果声波的相位相同，它们会相互增强，形成相长干涉；如果声波的相位相反，它们会相互抵消，形成相消干涉。
回声和混响当声波遇到障碍物反射回来时，会产生回声。
如果反射声波与原声波相遇，它们会发生叠加，形成混响。
混响会使声音在空间中持续一段时间。
电磁波基础知识电磁波的产生与传播电磁波是由振荡的电场和磁场组成的波动现象。
当电荷加速运动时，会产生电磁波。
电磁波可以在真空中传播，其传播速度等于光速。
电磁波的特性电磁波的特性包括频率、波长和强度。
•频率：频率是指电磁波振动的次数。
频率越高，波长越短。
•波长：波长是指电磁波的一个周期。
波长越长，频率越低。
•强度：强度是指电磁波的能量密度。
强度越大，电磁波的能量越高。
电磁波的分类电磁波按照频率和波长的不同，可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等。
电磁波的应用电磁波在现代科技中有广泛的应用，如无线电通信、电视、手机、雷达、医学影像等。
光学基础知识光的传播光是一种电磁波，它在真空中的传播速度等于光速。
光在介质中的传播速度会因为介质的折射率而改变。
光的折射和反射当光从一种介质进入另一种介质时，会发生折射。
折射是光线在介质界面上的方向改变。
九年级物理声光知识点
九年级物理声光知识点声光知识点声光知识点是九年级物理课程中的重要内容之一。
声光是一种形式的能量传递，它们在生活和科学实验中都起着重要的作用。
本文将为您介绍一些九年级物理中的声光知识点。
一、声的传播和性质声是由物体振动引起的，通过介质传播。
在均匀介质中，声波按照纵波的特点传播。
声音具有频率、振幅、音速等特性。
频率决定了声音的音调高低，振幅决定了声音的大小。
音速则取决于介质的性质。
二、声的反射和回声声音在遇到障碍物时会发生反射，遵循入射角等于反射角的定律。
当反射声音的时间间隔大于0.1秒时，我们能够听到回声。
回声的原理是声音波传播速度较慢，当声波经过障碍物反射回来时，有了一定的时间差，这样我们才能听到明显的回声。
三、声的干涉和共鸣声音波动相遇时，会发生干涉现象。
干涉分为建立干涉和破坏干涉。
建立干涉时，声波的振动方向相同，会使声音变大。
破坏干涉则相反，会使声音变小。
共鸣是指在某些条件下，被激发振动的物体与声源的频率相同，加强了声音的传播和声量的增加。
四、光的传播和性质光是另一种能量传递形式，它可以传播到真空中，同时也可以经过透明介质（如空气、玻璃等）。
光具有光速、波长和频率等特性。
光速是最快的速度，约为3.0×10^8 m/s。
波长和频率是光的基本性质，波长越短，频率越高。
五、光的反射和折射光在遇到平面镜时会发生反射，反射光线符合入射角等于反射角的定律。
光线在遇到不同密度介质时，会发生折射现象。
折射光线的折射角和入射角之间有一定的关系，称为斯涅尔定律。
六、光的色散和彩色白光经过三棱镜折射后会分散成七种颜色的光，即红、橙、黄、绿、青、蓝、紫。
这是由于不同颜色的光在介质中传播速度不同，导致折射角度不同所致。
这就是光的色散现象。
七、光的反射、折射和色散在实际生活和科学实验中的应用反射的应用在我们的日常生活中非常常见，如平面镜、凹面镜、凸面镜等。
光的折射应用广泛，如眼镜、显微镜、望远镜等。
光的色散也有很多实际应用，比如光谱分析、彩色天空、彩虹等。
声光调制专业知识讲座
图6 LED与LD 旳Pout-I曲线比较
33
三.半导体光源旳模拟调制
不论是使用 LD或LED作光源，都要施加偏置电流Ib， 使其工作点处于LD或LED旳P－I特征曲线旳直线段， 如图7所示。其调制线性好坏与调制深度m有关：
+Ec
Pout
LE
U
D
Ic
已调 光波
t
b
Ico
I
(a)
(b)
图7 模拟信号驱动电路激光强度调制 (a) 驱动电路；(b) LED工作特征
调制带宽特征旳品质因数。能够看出带宽与衍
射效率之间旳矛盾。 19
四. 声束和光束旳匹配
为了充分利用声能和光能，以为声光调制
器比较合理旳情况是工作于声束和光束旳
发散角比
1
i (光束发散角) (声束发散角)
，
1.5时性能最好。
对于声光调制器，为了提升衍射光旳消光比，希望
衍射光尽量与0级光分开，要求衍射光中心和0级光
I1 s Ii
4
布喇格衍射
产生布喇格衍射条件：声波频率较高，声 光作用长度L较大，光束与声波波面间以 一定旳角度斜入射，介质具有“体光栅” 旳性质。
布喇格衍射旳特点：衍射光各高级次衍射 光将相互抵消，只出现0级和+1级（或 1 级）衍射光 。
5
衍射效率为：
s
I1 Ii
sin
2
L 2
L H
M 2 Ps
半导体发光二极管因为不是阈值器件，它 旳输出光功率不像半导体激光器那样会随注入 电流旳变化而发生突变，所以，LED旳P－I特 征曲线旳线性比很好。图6示出了LED与LD旳 P－I特征曲线旳比较。
32
Pout(mW)
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量，外电场不改变出射光的偏振状态，仅改变其相位：
c
c
nx'
L
一、电光体相位调制器
c
c
nx'L
对于KDP晶体： nx'no 12no363Ez
假设外加电场为： Ez Emsi nmt
晶体入射面光场为： EinAccosct
晶体出射面光场为：
E ou tA cc oc ts c c n o 1 2 n o 36E 3 m sim n t L
1.结构
起光偏置作用，使调 制信号的工作点位于 线性调制区域。
比相位调制器多了一个检偏器和1/4波片 ➢ 如果外电场为零，偏振面不发生旋转，通不过检偏器， 则输出光强为零； ➢ 如果外加电压正好使偏振面转过900，完全从检偏器 通过，则输出光强最大，这个电压称为半波电压。
二、电光体强度调制器
2. 调制原理 在外加电场作用下，电光晶体尤如一块波片，相位延
铌酸锂是一种人工生长的晶体，简写为LN；
特 0.4~5m光谱范围内的透过率大于95%; 点 光学均匀性好
不潮解，属于三方晶系点群结构
2.1.2 铌酸锂的线性电光效应
线性电光系数矩阵：
0 22 13
0
22
13
ij
0 0
0 51
33 0
51
0
0
22 0
0
在外加电场E(E1，E2，E3）作用下，新的折射率椭球方程：
晶体的透射比曲线 透射的相对光强随外加电压变化关系曲线I/I0~V(或）
工作点在透射比曲线的非线性部分时，输出光信号失真; 工作点选在透射比曲线线性区( ＝/2附近）时，得
到不失真的基频信号.
二、电光体强度调制器
如何获得 ＝/2的偏置相位差
加入1/4波片，引入固定的偏置相位差－－光偏置法 且1/4波片位置可前可后。 由于引入了/2的偏置相位差，P和A之间的总相位差为：
n1n2 n3n
当外加电场平行于x轴时， E2=E3=0
出现一个交叉项，说明在E1的作用下，晶体的折射 率椭球绕x轴转动了一定角度（450），得到新的折射率 椭球方程：
2.1.3 GaAs和InP的线性电光效应 新的主折射率为：
可运用在横向和纵向调制
2.1.4 电光调制器
电光调制的物理基础是电光效应，即某些晶体在外 加电场作用下，其折射率发生与电场相关的变化。当光 波通过时，其传输特性就在外加电场的作用下发生可控 的变化。这种现象就是电光效应作用的结果。
新的主折射率为：
2.1.3 GaAs和InP的线性电光效应
线性电光系数矩阵：
0 0 0
0
0
0
ij
0
41
0 00 00 4 0 0 0 41 在外加电场E(E1，E2，E3）作用下，新的折射率椭球方程：
2.1.3 GaAs和InP的线性电光效应
没有外加电场时，折射率椭球为一球体.
迟随外加电场的大小而变，随之引起偏振态的变化，从而 使得检偏器出射光的振幅受到调制。
二、电光体强度调制器
KD*P类晶体纵向运用： 晶体的感应主轴x’，y’与未加电场时单轴晶体的两主振 动方向为x,y成450，且与起偏器P的透光轴成450角。
强度分布为： 则通过检偏器的光强为：
相对光强为：
二、电光体强度调制器
一、外加电场平行于z轴 即E1=E2=0
由于此时没有交叉项出现，说明加电场后折射率椭 球的主轴与原来的折射率椭球的主轴完全重合，折射率 椭球仍为旋转椭球。
一、外加电场平行于z轴
一般ij的量级为10-10cm/V,而E的量级通常为104V/cm ij E<<1
利用泰勒级数展开：
一、外加电场平行于z轴
生了变化；
折射率椭球主轴将绕x轴转动了一个角度，并且由单
轴晶适体用变于成纵了向双轴及晶横体向。的应用。
新的主折射率为：
三、外加电场平行于x轴
当与外加外电加场电平场行平于行x轴于时y，轴E对2=晶E体3=的0 作用基本相同， 差别仅在于主轴旋转的程度不一样。
出现两个交叉项，说明在E1的作用下，晶体的折射 率椭球主轴绕两个主轴发生了转动。
一、电光体相位调制器
E ou tA cc oc ts c c n o 1 2 n o 36E 3 m sim n t L
E o u A c t cc o t m s sm it n
相位调制系数
m
cno 3 6E 3mLno 3 2c
6E 3mL
二、电光体强度调制器
必须施加强大的电场，以改变整个晶体的光学特性， 从而使之通过的光波受到调制。
光波导调制器 介质光波导是集成光学技术的基本组成部件，它主要
可分为平面波导和矩形波导（条形波导）两大类，波导层 的厚度一般为微米量级。从外界输入信号对介质波导中传 播的光波加以控制，就称之为光波导调制器。
由Li此N可bO以3得晶到体新的沿主z轴折射方率向为加：电场后，只产生横 向电光效应，而不产生纵向电光效应。
对于纵向调制，两个正交的线偏振光经调制器出射所产生 的相位差为：
横向调制所产生的相位差为：
二、外加电场平行于y轴
当折外射加电率场主平轴行x于轴y不轴时转，动E；1=E3=0 折射率椭球z轴长短不变，x和y方向的主值发
第二章 各种类型的光控器件
第一节 电光控制器件 第二节 声光控制器件 第三节 磁光控制器件
第一节 电光控制器件
2.1.1 几种常用电光材料的线性电光效应 常用的线性电光效应较强的材料： LiNbO3（铌酸锂）、LiTaO3 、KDP（磷酸二氢钾） 、 KTN（铌酸锂钾） 、BaTiO3等 一、铌酸锂晶体的线性电光效应
在外加电场的作用下，可以人为的改变媒质（包括 晶体和各向同性媒质）的光学性质。利用这些电光材料 做成的电光器件可以实现对光束的振幅、相位、频率、 偏振态和传播方向的调制，使电光效应在现代光电工程 系统得到广泛的应用。
一、电光体相位调制器
设起偏器的偏振通光方向平行于晶体的感应主轴x’（或y’)
因此，入射晶体的线偏振光不再分解成沿x’，y’的两个分
/2＋
如果交流调制信号电压为正弦信号：
UUosint
输出相对光强为：
二、电光体强度调制器
可用于实现激光通信； 可用于测定高电压及用作电光开关； 用电光效应实现光束偏转的器件称为电光偏转器件。
三、电光波导调制器
1. 电光波导调制器的概念 电光体调制器 具有较大体积尺寸的分离器件； 几乎整个晶体材料都受到外加电场的作用，因此器件