光电技术实验_声光调制
声光调制实验报告
声光调制实验一.实验目的1.理解声光作用和声光调制器的基本原理.2.掌握及调制出布拉格衍射.3.观察交流信号及音频信号调制特性.二.实验仪器可调半导体激光、声光晶体盒、声光调制电源及滑座和旋转平台.三.实验原理1.声光互作用声光互作用效应是当超声波传到声光介质内，声光介质发生形变，导致介质的光学性能产生改变，即介质的折射率发生变化的现象。
在超声波的作用下，声光介质的光学折射率发生空间周期性的变化，相当于介质内形成了一个折射率光栅，当激光通过介质是发生衍射。
声光衍射使光波在通过介质后的光学特性发生改变，即光波的传播方向，强度，相位，频率发生了改变。
2.声光器件的基本原理声光调制的工作原理：声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波的一种物理过程。
调制信号是以信号( 调辐) 形式作用于电- 声换能器上，电- 声换能器将相应的电信号转化为变化的超声场，当光波通声光介质时，由于声光作用，使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。
分拉曼—纳斯型声光调制器和布拉格声光调制器。
拉曼—纳斯型声光调制器特点：工作声源频率低于 10MHz只限于低频工作，带宽较小。
布拉格声光调制器特点：衍射效率高，调制带宽较宽。
其中调制带宽是声光调制器的一个重要参量，它是衡量能否无畸变地传输信息的一个重要指标，它受布拉格带宽的限制。
对于给定入射角和波长的光波，只有一个确定的频率和波矢的声波才能满足布拉格条件。
当采用有限的发散光束和声波场时，波束的有限角将会扩展，因此，在一个有限的声频范围内才能产生布拉格衍射。
3.拉曼—纳斯衍射和布拉格衍射（1）布拉格衍射当声波频率较高，声波作用长度较大，而且光束与声波波面间以一定的角斜入射时，光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有“体光栅”的性质。
当入射光与声波面间夹角满足一定条件时，介质内各级衍射光会相互干涉，各高级次衍射光将互相抵消，只出现0 级和+1 级或（-1 级）（视入射光的方向而定）衍射光，即产生布拉格衍射。
实验 电光 声光调制
实验一电光调制一、实验目的：1.了解电光调制的工作原理及相关特性；2.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。
因此，纵向调制的泡克耳斯盒，电场平行于光轴，横向调制的泡克耳斯盒，电场垂直于光轴。
声光调制实验(数据处理)
实验1：光偏振性实验
光偏振性实验实验数据表（1）
其中：=,=5.57 下图（1）为上述表（1）测试光强与计算光强的对比图，由图可以很好说明光的偏振光强符合马吕斯定律
图（1）测试光强与计算光强对比图
实验4：声光调制的幅度特性
由数据表可绘制下图：
光强—调制电压关系曲线图
实验7：声光调制频率偏转特性
数据记录与处理表
零级光位置=9.756mm
F为调制频率
为一级光位置
一级光与零级光距离
声光调制偏转角
为衍射光强
偏转角—调制频率关系曲线图
从图中可以看出偏转角—调制频率呈线性关系
由线性回归分析可得：-0.00164+0.000137*F （1）下图为衍射光强与调制频率的关系曲线图
实验8：测量声光调制器的衍射效率
=1.01/3.67=27.5％
实验9：测量超声波的波速
由公式（1）可得
声速：=4744m/s
其中：λ。
声光调Q实验报告
YAG激光器声光调Q及其参数测量电子科学与技术101班唐衣可俊 20100310391、实验原理声光调Q是利用光的衍射效应实现调Q的。
利用光的衍射现象，使光束偏离，达到声光调Q的目的。
一束光通过由声控的相位光栅时，就会发生衍射，这就是声光效应。
在激光器的光学谐振腔中，放入一个声光调制器，当有超声场作用在调制器上时，由于声光效应，激光束就会发生衍射，偏离谐振腔，从而使激光停止振荡。
当超声波消失后，损耗消失，形成振荡，产生巨脉冲输出，完成超声调Q作用。
图4－1 布拉格衍射在激光器中采用声光调Q技术，主要是利用布拉格衍射型。
因为当超声波的功率足够时，这种衍射可使入射光全部转移到＋1或－1级上，且有较高的转换效率。
布拉格衍射现象见图4-1。
在采取布拉格衍射时，入射角称为布拉格角，其满足下式：（4-2）式中：为光在介质中的波长,为声波波长，声波波数，为入射光波波数。
声光调Q中的调制元件是一个由布拉格衍射型的声光调制器，图4-2是调制盒的结构示意图。
调制盒共有四部分组成，第一部分是高频驱动源；第二部分是超声波换能器，在这里将电信号变为超声波；第三部分是声光介质，声场与光场在这里发生相互作用；第四部分是吸声器。
图4－2 声光调Q盒结构示意图超声波的产生有多种方法，如机械振动、气流振动、液体高逆流动以及电振动等。
而激光器用的超声波发生器大都采用高频电信号发生器，也很容易人工控制、产生或消失，而且具有很短的滞后时间，这是调Q所必须的。
图4－4 声光调Q装置图图4-4是声光调Q装置图。
在连续YAG激光器的光学谐振腔内放有声光调制盒和光阑，光阑的通光孔径为2～3mm可调，其作用是限制多模，且使光束全部通过声光作用区。
光学谐振腔一端为全反镜，另一端是透过率T为5%的左右的输出镜。
低透过率是为了使激光器有低的阈值。
激光晶体选用为5×70mm的YAG 晶体。
要求激光晶体有低的阈值，高的转换效率，晶体棒的两端要修磨成几个负光圈，减少热效应引起的输出功率下降。
声光调制光速测量光速介质折射率测量
1 试验原理
1 试验原理
❖晶体振荡器G2产生旳频率为50.10MHz旳晶振信号，经过发光二极管LED调制形成光强调制波 ❖经过透镜L1扩束，经反射镜M和聚焦透镜L2入射光电二极管PIN，将光电调制信号进行光电转换 ❖PIN输出与LED同频旳信号，经放大后送至混频器2，与本机振荡器G1产生旳50.05MHz旳晶振信 号混频，得到差频Δf 为50Hz旳信号，经过移相器φ，送入示波器Y轴 ❖G2产生旳50.10MHz晶振信号送入混频器1，与G1产生旳50.05MHz晶振信号进行混频，产生Δf 为50Hz旳差频信号，送入示波器X轴 ❖经过李萨如图形判断其在导轨不同位置所产生旳位相差，或用精密数字位相计直接测量 ❖由有关推导公式，求出空气介质中旳光速及介质中旳折射率
φ=mx+x0 ❖用最小二乘法进行线性拟合，
正交旳一倾斜直线，此时两路信号位相差为0°或180° 求出m
❖反射镜移动距离为∆x，则光程差为2∆x，光强调制波频 ❖可得到光速
率为f，则光速为
c 2x 4 fx 1 (2 f )
c 2f 360 m
1 试验原理
（二）介质折射率旳测量
1.用示波器测量介质折射率
1 试验原理
（一）空气中旳光速测量
1.采用示波器测量光速
2.采用数字位相计测量光速
❖将反射镜置于导轨末端1.50米处，示波器接受信号， ❖直接读出两路信号旳位相差值
调整移相器使李萨如图形为一条倾斜旳直线，此时两路 ❖因为位相与距离x有线性关系
信号旳位相差为180°或0° ❖仔细调整反射镜位置，使李萨如图形为与第一次测量
❖考虑各向同性介质，折射率旳变化为 n n3 pS (S为应变量，p为声光系数）
2
❖当声波为行波时
声光效应与声光调制原理实验
【实验名称】 声光效应与声光调制综合实验利用声光效应实现光辐射的调制在光通信、光信息处理、光测量与控制、激光调Q 和锁模等方面有着重要的应用，【实验目的】1.了解声光相互作用的原理和实质2.掌握喇曼－奈斯和布拉格衍射的基本原理和工作特性3.利用喇曼－奈斯衍射测量声波波长和通过测量各阶衍射强度验证理论的正确性4.5.掌握利用声光调制器传送信号的基本方法【实验原理】1. 弹光效应与弹光系数声光效应指声波对光的衍射现象。
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介质折射率变化的现象称为弹光效应。
当光波横向通过介质时，介质对光的作用相当于一个衍射光栅，光栅条纹的间隔等于超声波的波长，它将使光束发生偏转，这种在声波场作用下产生的对光波场的调制现象则称为声光效应。
由物理光学，因弹性应变作用导致折射率的改变量是KL ijkl ij S p n =⎪⎪⎭⎫⎝⎛∆21 （1）相应的折射率椭球方程11122=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+j i ij ij x x n n （2）其中KL S 是应变张量矩阵元，[]ijkl p 是四阶张量应变弹光系数张量。
KL S 的具体形式是()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=k l l K KL x x S γμγμ21 （3）式中()γμ K 表示位臵矢量γ处的某点相对平衡位臵的偏移在k 方向上的投影。
由于弹光效应也是一种二次非线性电极化过程，于是由KL ijkl jj ii ijij S p n =∆-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆εεε21 （4a ） 得到 KL ijkl jj ii ij S p εεε-=∆ （4b ） 因此，在光电场()ωj E 同时存在的情况下，由应变引起的电极化改变量为()()ωεεεωεjKL ijkl jjii jij i ES p EP --=∆=∆0（5）此式给出了电极化场与光电场和应变场之间的关系，明确表示出弹光效应是一种非线性效应，其实质就是两个不同频率光波和一个声波相互作用的过程。
电光调制与声光调制
电光调制与声光调制实验目的：1 了解调制种类，理解各种调制原理。
2 熟练掌握电光调制和声光调制间的区别。
2 能进行简单的电光调制和声光调制实验设计，为后续的激光语音传输实验打下理论基础。
将传输的信息加载于激光辐射的过程称为激光调制。
光调制指的是使光信号的一个或几个特征参量按被传送信息的特征变化，以实现信息检测传送目的的方法。
光调制可分为强度调制、相位调制、偏振调制、频率和波长调制。
下面将分别介绍各种调制的原理和方法。
1光强度调制光强度调制是以光的强度作为调制对象，利用外界因素使待测的直流或缓慢变化的光信号转换成以某一较快频率变化的光信号，这样，就可采用交流选频放大器放大，然后把待测的量连续测量出来。
2光相位调制利用外界因素改变光波的相位，通过检测相位变化来测量物理量的原理称为光相位调制。
光波的相位由光传播的物理长度、传播介质的折射率及其分布等参数决定，也就是说改变上述参量即可产生光波相位的变化，实现相位调制。
3光偏振调制利用偏振光振动面旋转，实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动，按马吕斯定理，输出光强为2cosI Iα=，式中为两偏振器主平面一致时所I通过的光强；α为两偏振器主平面间的夹角。
4频率和波长调制利用外界因素改变光的频率或光的波长，通过检测光的频率或光的波长的变化来测量外界的物理量的原理，称为光的频率和波长调制。
实验内容：一、电光调制利用电光效应实现的调制叫电光调制。
图1是典型的电光强度调制器示意图，电光晶体(例如KDP晶体)放在一对正交偏振器之间，对晶体实行纵向运用，则加电场后的晶体感应主轴x1′、x2′方向，相对晶轴x1、x2方向旋转 45°，并与起偏器的偏振轴P1成45°夹角。
图1电光强度调制器示意图通过计算得到检偏器输出的光强I 与通过起偏器输入的光强之比为 0I 20sin 2I I ϕ=当光路中未插入1/4 波片时，上式的即是电光晶体的电光延迟。
光学实验二—_电光、声光和磁光调制实验指导书
电光调制实验一 实验原理电光调制实验仪作为高等院校新一代的物理实验仪器，在基础物理实验和相关专业的实验中用以研究电场和光场相互作用的物理过程，也适用于光通讯与光信息处理的实验研究。
电光调制器的调制信号频率可达 Hz 量级，因而在激光通讯、激光显示等领域中有广泛的应用。
（一）电光调制原理某些晶体在外加电场的作用下，其折射率随外加电场的改变而发生变化的现象称为电光效应，利用这一效应可以对透过介质的光束进行幅度,相位或频率的调制，构成电光调制器。
电光效应分为两种类型：（1）一级电光（泡克尔斯—Pockels ）效应，介质折射率变化正比于电场强度。
（2）二级电光（克尔—Kerr ）效应，介质折射率变化与电场强度的平方成正比。
本实验仪使用铌酸锂（LiNbO 3）晶体作电光介质，组成横向调制（外加电场与光传播方向垂直）的一级电光效应。
图1 横向电光效应示意图如图1所示，入射光方向平行于晶体光轴（Z 轴方向），在平行于X 轴的外加电场（E ）作用下，晶体的主轴X 轴和Y 轴绕Z 轴旋转45°，形成新的主轴X ’轴—Y ’轴（Z 轴不变），它们的感生折射率差为Δn ，并正比于所施加的电场强度E ：rE n n 30=∆式中r 为与晶体结构及温度有关的参量，称为电光系数。
n 0为晶体对寻常光的折射率。
当一束线偏振光从长度为l 、厚度为d 的晶体中出射时，由于晶体折射率10910~10１的差异而使光波经晶体后出射光的两振动分量会产生附加的相位差δ，它是外加电场E 的函数： U d l r n rE n nl ⎪⎭⎫ ⎝⎛==∆=3030222λπλπλπδ (1) 式中λ为入射光波的波长；同时为测量方便起见，电场强度用晶体两极面间的电压来表示，即U=Ed 。
当相差πδ=时，所加电压l d r n U U 302λπ== (2) πU 称为半波电压，它是一个可用以表征电光调制时电压对相差影响大小的重要物理量。
声光调制实验讲义..
声光调制实验讲义前言早在本世纪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、了解声光器件工作原理。
2、掌握声光相互作用原理。
3、观察布拉格衍射现象。
4、研究声光调制和声光偏转的特性。
二.实验原理（一）激光调制技术的发展激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，与无线电波相似，可以用来作为传递信息的载波。
激光具有很高的频率（约1013~1015Hz）可供利用的频带很宽，故传递信息的容量大。
再有，光具有极短的波长和极快的传递速度，加上光波的独立传播特性，可以借助光学系统，把一个面上的二维信息以很高的分辨率瞬间传递到另一个面上，为二维并行光学信息处理提供条件。
所以激光是传递信息（包括语言、文字、图象、符号等）的一种很理想的光源。
要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上的问题，例如激光电话，就需要将语言信息加在于激光，由激光“携带”信息通过一定的传输通道（大气、光纤等）送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息，从而完成通话的目的。
这种将信息加载于激光的过程称之为调制，完成这一过程的装置成为调制器。
其中激光成为载波，起控制作用的低频信息称为调制信号。
声光调制实验讲义
声光调制实验讲义前言早在本世纪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、了解声光器件工作原理。
2、掌握声光相互作用原理。
3、观察布拉格衍射现象。
4、研究声光调制和声光偏转的特性。
二.实验原理（一）激光调制技术的发展激光是一种光频电磁波，具有良好的相干性，与无线电波相似，可以用来作为传递信息的载波。
激光具有很高的频率（约1013~1015Hz）可供利用的频带很宽，故传递信息的容量大。
再有，光具有极短的波长和极快的传递速度，加上光波的独立传播特性，可以借助光学系统，把一个面上的二维信息以很高的分辨率瞬间传递到另一个面上，为二维并行光学信息处理提供条件。
所以激光是传递信息（包括语言、文字、图象、符号等）的一种很理想的光源。
要用激光作为信息的载体，就必须解决如何将信息加到激光上的问题，例如激光电话，就需要将语言信息加在于激光，由激光“携带”信息通过一定的传输通道（大气、光纤等）送到接收器，再由光接收器鉴别并还原成原来的信息，从而完成通话的目的。
这种将信息加载于激光的过程称之为调制，完成这一过程的装置成为调制器。
其中激光成为载波，起控制作用的低频信息称为调制信号。
光电技术实验_声光调制
光电技术实验声光调制一、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。
声光介质声波吸收器衍射光入射光射频信号换能器图1 声光调制原理声波θi θd θB图1 声光调制的原理 理论分析指出，当入射角（入射光与超声波面间的夹角）i θ满足以下条件时，衍射光最强。
⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=s s i N k K N N λλπλλπθ2242sin （1） 式中N 为衍射光的级数，λ、k 分别为入射光的波长和波数λπ2=k ，s λ与K 分别为超声波的波长和波数sK λπ2= 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。
满足布拉格衍射的条件是：sF S i n υλθ2=B （2） 学号：111270025 姓名：李亚东（式中F 与s υ分别为超声波的频率与速度，λ为光波的波长）当满足入射角i θ较小，且 B i θθ=的布拉格衍射条件下，由（1）式可知，此时kK B 2≈θ ，并有最强的正一级（或负一级）的衍射光呈现。
入射（掠射）角i θ与衍射角B θ之和称为偏转角d θ（参见图1），由（2）式：ss B B i d F k K V 2λλλθθθθ====+= （3） 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。
实验一 声光调制实验资料
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。
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。
光电子技术 声光调制
§3.3 声光调制 2布拉格型声光调制器
也是非线性的，但 效率较高,应用广。
布拉格声光调制器的一级衍射效率是:
I1
sin2 (v )
si
n2
(
k 0
n
L ) sin2(
I0
2
2 cosB
2
L
cos B
s
I1 Ii
s
in2
2 cosB
L
H
M2 Ps
(2 74)
M2IS ) (2 73)
IS PS / HL
J
2 1
(
v
)
v 效率低
sin2 ( v ) 2
v 效率高
带”信息的调制波。
§3.3 声光调制
两种声光衍射:
+2级 +1级
0级 -1 -2
拉曼-奈斯衍射 (低声频,薄光栅），
L
1 2
L0
n2s 2
ห้องสมุดไป่ตู้
0级
-1
+1 0
布拉格衍射 (高声频,厚光栅）
L
2 L0
2
n2s
两种输出方式: 零级衍射光束作为调制输出； 一级衍射光束作为调制输出。
其他衍射级用光栏遮挡掉(或吸收掉)
§3.3 声光调制
一、声光调制器的工作原理
声光调制器由声光介质、电-声换能器、吸声 （或反射）装置及驱动电源等组成。
吸声器
声反射器
行波型
声光介质 换能器
驻波型
Vs
Vs
电源所产生的调制信号Vs通过换能器转换成超声 波耦合到介质中，形成声光光栅，当光波通过声光介
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。
声光调制实验报告模板
一、实验目的1．了解声光效应的原理。
2．了解喇曼－纳斯衍射和布喇格衍射的实验条件和特点。
3．测量声光偏转和声光调制曲线。
4．完成声光通信实验光路的安装及调试。
二、学史背景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。
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现象的研究提供了理想的光源，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的应用。
三、实验原理当超声波在介质中传播时，将引起介质的弹性应变作时间和空间上的周期性的变化，并且导致介质的折射率也发生相应变化。
当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象，这就是声光效应。
有超声波传播的介质如同一个相位光栅。
声光效应有正常声光效应和反常声光效应之分。
在各项同性介质中，声－光相互作用不导致入射光偏振状态的变化，产生正常声光效应。
在各项异性介质中，声－光相互作用可能导致入射光偏振状态的变化，产生反常声光效应。
反常声光效应是制造高性能声光偏转器和可调滤波器的基础。
正常声光效应可用喇曼－纳斯的光栅假设作出解释，而反常声光效应不能用光栅假设作出说明。
在非线性光学中，利用参量相互作用理论，可建立起声－光相互作用的统一理论，并且运用动量匹配和失配等概念对正常和反常声光效应都可作出解释。
本实验只涉及到各项同性介质中的正常声光效应。
设声光介质中的超声行波是沿y 方向传播的平面纵波，其角频率为s w ，波长为s λ波矢为s k 。
入射光为沿x 方向传播的平面波，其角频率为w ，在介质中的波长为λ，波矢为k 。
介质内的弹性应变也以行波形式随声波一起传播。
由于光速大约是声速的510倍，在光波通过的时间内介质在空间上的周期变化可看成是固定的。
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。
《物理光学基础》实验指导书--声光调制器实验和电光调制器实验2
物理光学实验报告学院: 信息与通信工程学院班级:学号:姓名:日期: 2012年5月3日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。