声光调制实验(通达)

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声光调制实验报告

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 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

声光调制实验

GCS-DSTZ声光调制实验
声光调制实验
用途:
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现象,这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。

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。

基本原理:
当压电换能器产生的超声波信号在介质中传播时,会在介质中产生周期性应变场,使介质的光学参数(例如折射率)产生周期性的变化,形成体光栅。

当激光束以布拉格角度通过光栅时,衍射光能量相对集中于一级衍射波中,称为布拉格衍射。

当外加文字、图像或其它信号输入换能器驱动电源的调制接口端时,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。

当声-光作用距
离较短时,形成多级衍射光,称拉曼-纳斯衍射。

实验目的:
(1)了解声光效应的原理。

(2)了解拉曼-纳斯衍射和布拉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)完成模拟通信实验仪器的安装及调试。

知识点:
声光效应、布拉格衍射、体光栅、拉曼-纳斯衍射、声光调制。

原理示意图:
技术指标
主要配置。

声光调制实验(数据处理)

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。

声光调制实验讲义..

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。

电光调制实验(通达)

电光调制实验(通达)

U U
d 3 2n0 r l
消光比和透射率


由于晶体受材料的缺陷和加工工艺的限制,光束通过晶体时还 会受晶体的吸收和散射,使两振动分量传播方向不完全重合, 出射光截面也就不能重叠起来。 当外加电压U=0时,透射光强的最小值却不为0;当外加电压U =U 时,透射光强的最大值却不为IP,由此需要引入另外两 个特征参量: I max 消光比 M
实验步骤说明

进行光路准直时,为使激光能正射透过晶体,必需反复 对激光、晶体与光电接收孔者加以准直调整。 为获得较好的实验效果,光量宜调节在光强指示表为 0.1(最小)至5.6(最大)的读数范围之内。本实验使用的 晶体根据其绝缘性能最大安全电压约为510V左右,超值 易损坏晶体。 调节过程中应避免激光直射人眼,以免对眼睛造成危害。 加偏压时应从0伏起逐渐缓慢增加至最大值,反极性时 也应先退回到0值后再升压。 作IA~ U曲线时,正、负偏压数据作在同一图上。

电光效应
电光调制的物理基础——电光效应 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。 本实验使用铌酸理(LiNbO3 )晶体作电 光介质。
电光调制器的工作原理
X P a Ip ±U La 光输入 光电 电信号输出 检测器 Y A X
Y
激光器
起偏器(P)
2 2

d 其中, U 为半波电压: U 3 2n0 r l
它是一个用以表征电光调制电压对相位差影响的 重要物理量。半波电压U 决定于入射光的波长、晶 体材料和它的几何尺寸。
光强与外加电压的关系
U I A I P sin 2 U
I min

实验一 声光调制实验资料

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。

声光调制实验报告

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。

实验三 晶体的声光调制实验

实验三 晶体的声光调制实验

实验三晶体的声光调制实验一、实验目的(1) 了解声光效应的原理。

(2) 了解喇曼一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、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伺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。

在各向同性介质中,声一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,声一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一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,可建立起声一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。

本实验只涉及到各向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少方向传播的平面纵波,有超声波存在的介质起一平面相位光栅的作用。

当声光作用的距离满足L>2λs/λ,而且光束相对于超声波波面以某一角度入射时,在理想情况下除了0级之外,只出现1级或一1级衍射。

这种衍射与晶体对尤光的布喇格衍射很类似,故称为布喇格衍射。

能产生这种衍射的光束入射角称为布喇格角。

此时有超声波存在的介质起体积光栅的作用。

通过改变超声波的频率和功率,可分别实现对激光束方向的控制和强度的调制,这是声光偏转器和声光调制器的基础。

从(10)式可知,超声光栅衍射会产生频移,因此利用声光效应还可以制成频移器件。

超声频移器在计量方面有重要应用,如用于激光多普勒测速仪。

以上讨论的是超声行波对光波的衍射。

实际上,超声驻波对光波的衍射也产生喇曼一纳斯衍射和布喇格衍射,而且各衍射光的方位角和超声频率的关系与超声行波的相同。

声光调制实验

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。

声光调制实验报告总结(3篇)

声光调制实验报告总结(3篇)

第1篇一、实验目的1. 了解声光调制的基本原理和实验方法。

2. 掌握声光调制器的组成和功能。

3. 通过实验验证声光调制现象,分析实验数据,提高对声光调制技术的认识。

二、实验原理声光调制是利用声光效应将信息加载于光频载波上的一种物理过程。

实验中,调制信号以电信号形式作用于电声换能器,将其转换成超声场。

当光波通过声光介质时,由于光和超声场的互作用,出射光具有随时间而变化的各级衍射光。

通过调整超声波强度,可以控制衍射光强的变化,从而实现光强度调制。

三、实验仪器与设备1. 声光调制器:由声光介质、电声换能器、耦合介质、吸声(或反射)装置及驱动电源等组成。

2. 光源:用于产生光波。

3. 光探测器:用于检测光强变化。

4. 信号发生器:用于产生调制信号。

5. 示波器:用于观察光强变化。

四、实验步骤1. 将光源发出的光波通过声光调制器。

2. 将调制信号输入电声换能器,产生超声场。

3. 通过调整超声场强度,观察光强变化。

4. 使用光探测器检测光强变化,并通过示波器观察结果。

5. 改变调制信号频率和幅度,观察光强变化。

五、实验结果与分析1. 当超声场强度增加时,光强逐渐减弱,达到一定强度后趋于稳定。

2. 当调制信号频率增加时,光强变化幅度增大。

3. 当调制信号幅度增加时,光强变化幅度增大。

实验结果表明,声光调制现象确实存在,且调制效果与超声场强度、调制信号频率和幅度有关。

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实验方法,掌握了声光调制器的组成和功能。

2. 实验验证了声光调制现象,通过调整超声场强度、调制信号频率和幅度,实现了光强度调制。

3. 本次实验有助于提高我们对声光调制技术的认识,为进一步研究声光调制技术打下基础。

七、实验建议1. 在实验过程中,注意调节超声场强度、调制信号频率和幅度,观察光强变化,以便更好地理解声光调制现象。

2. 在实验结束后,对实验数据进行整理和分析,总结实验结果,加深对声光调制技术的认识。

声光调制实验报告总结

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。

近代物理实验声光调制及光速测量

近代物理实验声光调制及光速测量

(二)光速测量部分:本实验有两种测定光 速的方法, 1、斜率法:
调节移相器,测出不同x值时的ø值,作ø-x关 系曲线,关系曲线应为一条直线,用最小二 乘法求出斜率m,相关系数r和标准误差。 2、半波长法: 在导轨上移动角锥位置,去x1和x2,用示 波器观察,调节移相器,使之满足
2 s x1 n c 2 s 2 x2 ( n 1) c 1
目录
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实验背景; 实验目的;
实验原理;
实验内容。
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实验背景
光速是物理学中一个最基本的常数。随着科学的 发展,产生各种对其测量的方法,主要精确的有微 波谐振腔法、激光测距法及非线性激光光谱法等。 尽管光速测量已达到很精确,但在实验室条件下, 采用各种新颖的方法开展对光速测量的研究仍然是 十分有意义的。 1922年 Brillouin 预言了声波对光的衍射效应,并 得到实验的证实。声对光发生的散射,提供了一种 方便的控制光束频率、光强和传播方向的办法,本 实验即利用声光调制的效应来对光速进行测量。
实验目的
一、通过对声光调制器的理论认识和实
际操作,使学生明白进行光速测量时要对 频率很高的光作怎样的处理和如何处理; 二、掌握一定的非线性光学的实验基础。
实验原理
(一)声光调制器:声波由材料的密度,或是应变的 正弦式扰动所组成.介质中传播的超声波造成介质的 局部压缩和伸张.这种弹性应变使介质的折射率按声 波的时间和空间周期性地发生改变,当光通过时就 会发生衍射、散射现象,这种光被声作用的现象称 为声光效应。 介质的行波和驻 波都使介质折射率在 空间周期性变化,这 相当于位相光栅。驻 波所形成的声光栅是 固定在空间的。假若 超声频率为f,那么光栅出现和消失的次数则为2f, 因而光通过该介质所得到的调制光,其光强变化频 率为声频率的2倍。

声光调制实验实验报告

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

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。

电光声光调制_实验报告

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。

《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。

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。

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数据记录
• 一级衍射光强的最大值为Idmax,取表格里面 最大值当做一级衍射光强的最大值 • 0级衍射光强为I0 • 注意单位:角度rad,光强V • 计算衍射效率 • 计连接 • 2、光路准直,光电接受器外表面须和导轨 垂直 • 3、调到布拉格衍射状态,使出现最强一级 衍射光(记录0级光位置,初始0级光强应 调到5到5.7后再开始测量数据) • 4、声光调制幅度特性测试(Id ~ Um ,载波 幅度越大,一级衍射光越明显) • 5、声光调制频率偏转特性测试(θd ~F )
k F
s
Vs
• 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: F Vs • d
声光调制实验系统框图
信号输出 (扩展用)
激光器
声光晶体
光电接收 线阵
光电信号 解调输出
信号 解调输出
主控单元 超声载波信号源 载波频率指示 激光电源 载波幅度指示 外接调制信号 或音频信号 调制信号源 接收光强指示 解调波 调制波
数据记录
• 1、声光调制幅度特性(做Id ~ Um 曲线)
载波幅度Um(V) 0 0.5 1 1.5 2 2.5
一级衍射光光强Id
载波幅度Um(V) 3 3.5 4 4.5 5 5.5
一级衍射光光强Id • • • • F=100MHz ,调节θi,直到出现布拉格衍射状态 调制加载打开 Um 为调制信号幅度(峰峰值),示波器上读数 Id为一级衍射光光强,主机上读数,注意单位
数据记录
• 2、声光调制频率偏转特性(做θd~F曲线 ) • 零级光:位置d0= ,光强 I0 = ; • 声光调制器与接收孔间的距离L= 。
载波频率F(MHz)
一级衍射光位置d1 距离d=| d1 - d0 | 偏转角θd≈ d/L 一级衍射光光强Id
80
90
100
110
120
• F=80~120MHz ,调制加载关闭 • “载波频率、幅度调节”功能区按键改变载波频 率
布拉格衍射
F Sin 2 s
• (式中F与VS分别为超声波的频率与速度, 为光波的波长) • 当满足入射角θi较小,且θi= θB的布拉格衍 射条件下,此时有最强的正一级(或负一 级)的衍射光呈现。
偏转角
• 入射(掠射)角θi与衍射角θB之和称为偏转 角θd K
d i B 2 B
声光调制实验
• • • 测量声光效应的幅度特性; 测量声光效应的偏转特性。 相关参数的计算。
声光效应
• 声光效应: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。
声光调制的原理
声波吸收器 衍射光
i
d
B
入射光 声光介质 声波 换能器 射频信号
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