声光调制
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一、声光介质材料的选择 二、电-声换能器 三、声束和光束的匹配
一、声光介质材料的选择 3条原则
二、电-声换能器 2个能量传递环节
三、声束和光束的匹配
B’
B
入射光
2
A
2
A’
i
O
声波
图5-29 具有波束发散的布拉格衍射
5.4 磁光调制（自学）
5.5 直接调制（自学）
输出功率 （mW）
相对辐射 强度（%） 高于阈值
低于阈值
It
850
950 1050
驱动电流（mA）
波长（μm）
图5-32 半导体激光器的输出特性
图5-33 半导体激光器的光谱特性
L
LD
C
直流偏置 调制信号
（a）
输出功率P
输出信号
直流偏置
Ib
I
调制信号
（b）
图5-34 半导体激光器调制 （a）电原理图（b）调制特性曲线
5.3 声光调制
5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 声光调制的物理基础 声光相互作用的2种类型 声光体调制器 声光调制器的设计原则
5.3.1 声光调制的物理基础
———声光效应
声波是一种弹性波（纵向应力波）， 在介质中传播时，它使介质产生相应的 弹性形变，从而激起介质中各质点沿声 波的传播方向振动，引起介质的密度呈 疏密相间的交替变化，因此，介质的折 射率也随着发生相应的周期性变化。超 声场作用的这部分如同一个光学的“相 位光栅”，该光栅间距（光栅常数）等 于声波波长。
当光波通过此介质时，就会产生光的 衍射。衍射光的强度、频率、方向等都 随着超声场的变化而变化。 声波在介质中传播分为行波和驻波两 种形式。
x
s
a
A
0
图5-18 超声行波在介之中的传播
a
s
x
图5-19 超声驻波
5.3.2 声光相互作用的2种类型
Bragg衍射与Raman-Nath衍射
一、Bragg衍射特点 二、各向同性介质中的正常布拉格衍射 三、异常布拉格衍射 四、 Raman-Nath衍射的特点
电极引线
电声换能器
耦合介质
电声换能器
耦合介质
声介质
声光介质
声光调制器结构
图5-26 声光调制器结构
L
衍射光
入射光
调制信号 （a） t
L
0
Ps
衍射光 入射光
调制信号 （b）
图5-27 电光调制的特性曲线
图5-28 声光调制器 （a）拉曼-纳斯型（b）布拉格型
二、声光调制的工作原理
三、调制带宽
1 2 2nvs
A
D
i
2’ F
3’
s
i
B
C
d
s
G
i
E
d
x
（a） （b）
图5-23 产生布拉格衍射条件的模型
三、异常布拉格衍射
产生于各向异性的声光介质中， 介质对入射光与衍射光的折射 率不同。
源自文库 kd
kd ks
d
i
ki
d
i
ki
ks
图5-24 正常布拉格衍射波矢图
图5-25 异常布拉格衍射波矢图
四、 Raman-Nath衍射的特点
x 声波
z
声波阵面
x
ks
s
入射光
ki
q/2
光 波 阵 面
y
q/2
d=
-L/2
+L/2
图5-20 拉曼-纳斯衍射 图5-21 垂直入射情况
5.3.3 声光体调制器
一、声光体调制器的结构 二、声光调制的工作原理 三、调制带宽 四、声光调制器的衍射效率
一、声光体调制器的结构
电极
电极
电极引线
f m
fs
0
cos B
f m
fs
f 2 f
1 2
四、声光调制器的衍射效率
Is
cos B
2 2
2M 2L
2
Ps K L I s
cos B H
2 2
2M
2
L
M1
n P
7
2
vs
nvs
2
M
2
5.3.4 声光调制器的设计原则
一、Bragg衍射特点
（1）光波与声波以一定的角度斜入射； （2）声波频率比较高； （3）声光作用距离L比较长。
二、各向同性介质中的正常 布拉格衍射
布拉格方程
声波
入射光
s
衍射光
/2
非 衍 射 光
图5-22 布拉格声光衍射
x 入射光 1 入射光 2
x 2’
2 1’ 衍射光 3 C
衍射光
输出功率P
“通”
“断”
Ib
I
Id
调制信号
图5-35 数字调制特性
一、声光介质材料的选择 3条原则
二、电-声换能器 2个能量传递环节
三、声束和光束的匹配
B’
B
入射光
2
A
2
A’
i
O
声波
图5-29 具有波束发散的布拉格衍射
5.4 磁光调制（自学）
5.5 直接调制（自学）
输出功率 （mW）
相对辐射 强度（%） 高于阈值
低于阈值
It
850
950 1050
驱动电流（mA）
波长（μm）
图5-32 半导体激光器的输出特性
图5-33 半导体激光器的光谱特性
L
LD
C
直流偏置 调制信号
（a）
输出功率P
输出信号
直流偏置
Ib
I
调制信号
（b）
图5-34 半导体激光器调制 （a）电原理图（b）调制特性曲线
5.3 声光调制
5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.3.4 声光调制的物理基础 声光相互作用的2种类型 声光体调制器 声光调制器的设计原则
5.3.1 声光调制的物理基础
———声光效应
声波是一种弹性波（纵向应力波）， 在介质中传播时，它使介质产生相应的 弹性形变，从而激起介质中各质点沿声 波的传播方向振动，引起介质的密度呈 疏密相间的交替变化，因此，介质的折 射率也随着发生相应的周期性变化。超 声场作用的这部分如同一个光学的“相 位光栅”，该光栅间距（光栅常数）等 于声波波长。
当光波通过此介质时，就会产生光的 衍射。衍射光的强度、频率、方向等都 随着超声场的变化而变化。 声波在介质中传播分为行波和驻波两 种形式。
x
s
a
A
0
图5-18 超声行波在介之中的传播
a
s
x
图5-19 超声驻波
5.3.2 声光相互作用的2种类型
Bragg衍射与Raman-Nath衍射
一、Bragg衍射特点 二、各向同性介质中的正常布拉格衍射 三、异常布拉格衍射 四、 Raman-Nath衍射的特点
电极引线
电声换能器
耦合介质
电声换能器
耦合介质
声介质
声光介质
声光调制器结构
图5-26 声光调制器结构
L
衍射光
入射光
调制信号 （a） t
L
0
Ps
衍射光 入射光
调制信号 （b）
图5-27 电光调制的特性曲线
图5-28 声光调制器 （a）拉曼-纳斯型（b）布拉格型
二、声光调制的工作原理
三、调制带宽
1 2 2nvs
A
D
i
2’ F
3’
s
i
B
C
d
s
G
i
E
d
x
（a） （b）
图5-23 产生布拉格衍射条件的模型
三、异常布拉格衍射
产生于各向异性的声光介质中， 介质对入射光与衍射光的折射 率不同。
源自文库 kd
kd ks
d
i
ki
d
i
ki
ks
图5-24 正常布拉格衍射波矢图
图5-25 异常布拉格衍射波矢图
四、 Raman-Nath衍射的特点
x 声波
z
声波阵面
x
ks
s
入射光
ki
q/2
光 波 阵 面
y
q/2
d=
-L/2
+L/2
图5-20 拉曼-纳斯衍射 图5-21 垂直入射情况
5.3.3 声光体调制器
一、声光体调制器的结构 二、声光调制的工作原理 三、调制带宽 四、声光调制器的衍射效率
一、声光体调制器的结构
电极
电极
电极引线
f m
fs
0
cos B
f m
fs
f 2 f
1 2
四、声光调制器的衍射效率
Is
cos B
2 2
2M 2L
2
Ps K L I s
cos B H
2 2
2M
2
L
M1
n P
7
2
vs
nvs
2
M
2
5.3.4 声光调制器的设计原则
一、Bragg衍射特点
（1）光波与声波以一定的角度斜入射； （2）声波频率比较高； （3）声光作用距离L比较长。
二、各向同性介质中的正常 布拉格衍射
布拉格方程
声波
入射光
s
衍射光
/2
非 衍 射 光
图5-22 布拉格声光衍射
x 入射光 1 入射光 2
x 2’
2 1’ 衍射光 3 C
衍射光
输出功率P
“通”
“断”
Ib
I
Id
调制信号
图5-35 数字调制特性