声光效应实验
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（Brａgg 条件） 与描述 X 光晶格衍射得 Brａgg 定律得对比,
λ相当于介质中 X 光波长,Λ相当于晶格常数，所以人们沿用这一名称，成为 Braｇg 条件。 满足Ｂragｇ条件就是，只有唯一得衍射级,上移或下移,但不用时存在。
注意到衍射光相对于入色光得偏转角
或
其中就是与声频变化范围相应得衍射光扫过得角度。通常把衍射光强从极大值下降３dB 所相应得频宽定义作半功率带宽或 Bragg 带宽，记作。
象元中心间距为１1μm. 实验总结：根据上述测量,可计算得，对应示波器上横坐标得单位长度对应实际距离
为:
3. 在布拉格衍射条件下测量衍射光相对于入射光得偏转角α与超声波频率 f 得关系曲线， 并计算声速 v。测出五组（α，f)。 时间：2012/１1／８ 1５：24-15:３8 实验记录： a) 测量声光晶体到 CCD 距离（作用距离)L=(520+4)mm=５2４ mm。 b) 查阅实验参数得,声光晶体折射率 n′=2、386。激光器波长λ=６50 nｍ。 c) 为得到偏转角α与超声波频率 f 得关系曲线,需要测量不同频率下示波器上 0 级跟 1 级对应得峰得间距。数据记录如下表. 表 1 超声频率及对应偏转角实验数据表
此外还存在另一类所谓 Ramａｎ —Ｎａth 衍射。相当于一个入射光子 连续同几个声子相互作用得情形。有
上标(m）表示ｍ级衍射,m 取正,负整数 值.同样可近似认为，于就是有
Ramaｎ－Natｈ 衍射就是多级衍射. 从光栅角度来说，Ramａｎ-Natｈ
衍射,使当超声频率较低，光线平行于 声波面入射时,当光波通过声光介质时,几乎不经过声波波面，因此它只受到相位调制，声波 得作用可视为一个平面相位光栅.故平行入射光束通过时，将产生多级衍射光.而 Bragｇ衍 射，就是当超声频率较高，声光作用长度 L 较大，而且光束与声波面间以一定角度写入射， 光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有体光栅得性质不能用平面相位光栅来描述。
三、 实验装置图
Baidu Nhomakorabea
图 4 声光效应实验装置图
图 5 声光模拟通信实验装置图
四、 实验内容
1. 认真阅读声光效应仪得说明书,正确连接各个部件。调节激光器与声光晶体至布拉格衍 射最佳位置。 时间:201２/11／8 14：30—14：４５ 实验记录： a) 将 CCＤ光电盒同步接口接到示波器外触发接口，输出接口接到示波器 CH１通道接 口; b) 将声光功率信号源输出口接到声光晶体，测频接口与频率计相连； c) 打开激光器电源，进行光路调节，调节 CＣD,声光晶体，激光器等高；使声光晶体 与ＣCD 距离尽量远;使激光从声光晶体盒子前孔进入，后孔射出,并最终射入 CCD 光电盒子接收口。 d) 打开声光功率信号源电源，输出超声波至声光晶体.适当增大激光器功率,使光斑清 晰可见，在 CCD 与声光晶体间放置一纸板，观察衍射图样.调节转角平台至从纸板 上观察到最亮得 1 级亮斑（+1 或—1）。 e) 降低激光器功率，打开各仪器电源,关闭声光信号源输出，调节示波器与激光功率, 在屏幕中得到完整得，清晰得单峰。打开声光信号源输出，单峰变为两个峰。稍微 调节转动平台,使１级对应得峰达到最大。
从量子力学得观点考虑光偏转与光频移 问题十分方便。把入射单色平面光波近似瞧 作光子与声子。声光相互作用可以归结为光 子与声子得弹性碰撞,这种碰撞应当遵守动量守恒与能量守恒定律,前者导致光偏转,后者导 致光频移。这种碰撞存在着两种可能得情况——即声子得吸收过程与声子得受激发射过程， 在声子吸收得情况下，每产生一个衍射光子，需要吸收一个声子。在声子受激发射得情况下， 一个入射声子激发一个散射光子与另一个与之具有相同动量与能量得声子得发射。
其中就是“声致折射率变化”得幅值。考虑如图 1 得情况，压电换能器将驱动信号转换成声 信号,入射平面波与声波在介质中（共面）相遇，当光通过线度为ｌ得声光互作用介质时， 其相位改变为:
其中为真空中光波数,就是真空中得光 波长，为光通过不存在超声波得介质后得位 相滞后，项为由于介质中存在超声波而引起 得光得附加位相延迟。它在 x 方向周期性得 变化,犹如光栅一般,故称为位相光栅。这就 就是得广播阵面由原先得平面变为周期性得 位相绉折，这就改变了光得传播方向，也就 产生了所谓得衍射。与此同时，光强分布在 时间与空间上又做重新分配，也就就是衍射 光强受到了声调制。 (二) 声光光偏转与光平移
Pockeｌs 效应：介质中存在声场，介质内部就受到应力,发生声应变，从而引起介质光 学性质发生变化,这种变化反映在介质光折射率得或者折射率椭球方程系数得变化上。在一 级近似下，有
各向同性介质中声纵波得情况，折射率ｎ与光弹系数 P 都可以瞧作常量,得
其中应变
表示在ｘ方向传播得声应变波，S0 就是应变得幅值，就是介质中得声波数，为角频率,vｓ为 介质中声速，为声波长.P 表示单位应变所应起得得变化，为光弹系数。又得
2. 调出布拉格衍射,对示波器定标。 时间：２０12／１１/8 15:１5—15:24
实验记录: a) 在环境光较强得情况系，示波器上可以观察到，在 CＣＤ两次信号之间有缺口，选
取上一个接口得右端到下一个接口得左端为 CCＤ在示波器上对应得距离。 b) 在示波器上观察到对应 CCＤ全象元 N＝2700 得Δt=1、５6２ｍｓ。已知ＣCＤ参数
声光效应实验
一、 实验目得
1。理解声光效应得原理，了解 Ramam—Nath 衍射与 Bragg 衍射得分别. 2。测量声光器件得衍射效率与带宽等参数，加深对概念得理解. 3。测量声光偏转得声光调制曲线。 4.模拟激光通讯。
二、 实验原理
(一) 声光效应得物理本质--光弹效应 介质得光学性质通常用折射率椭球方程描述
声光效应可划分为正常声光效应与反常声光效应两种。 1、入射光与衍射光处于相同得偏振状态，相应得折射率相同,成为正常声光效应。 2、入射光处于某种偏振状态,经声光作用, 衍射光得偏振状态变为另一种偏振台.成为反 常声光效应。这里主要介绍正常声光效应. 在正常声光作用情况下，,从而，有,称为 Ｂragｇ角，于就是
λ相当于介质中 X 光波长,Λ相当于晶格常数，所以人们沿用这一名称，成为 Braｇg 条件。 满足Ｂragｇ条件就是，只有唯一得衍射级,上移或下移,但不用时存在。
注意到衍射光相对于入色光得偏转角
或
其中就是与声频变化范围相应得衍射光扫过得角度。通常把衍射光强从极大值下降３dB 所相应得频宽定义作半功率带宽或 Bragg 带宽，记作。
象元中心间距为１1μm. 实验总结：根据上述测量,可计算得，对应示波器上横坐标得单位长度对应实际距离
为:
3. 在布拉格衍射条件下测量衍射光相对于入射光得偏转角α与超声波频率 f 得关系曲线， 并计算声速 v。测出五组（α，f)。 时间：2012/１1／８ 1５：24-15:３8 实验记录： a) 测量声光晶体到 CCD 距离（作用距离)L=(520+4)mm=５2４ mm。 b) 查阅实验参数得,声光晶体折射率 n′=2、386。激光器波长λ=６50 nｍ。 c) 为得到偏转角α与超声波频率 f 得关系曲线,需要测量不同频率下示波器上 0 级跟 1 级对应得峰得间距。数据记录如下表. 表 1 超声频率及对应偏转角实验数据表
此外还存在另一类所谓 Ramａｎ —Ｎａth 衍射。相当于一个入射光子 连续同几个声子相互作用得情形。有
上标(m）表示ｍ级衍射,m 取正,负整数 值.同样可近似认为，于就是有
Ramaｎ－Natｈ 衍射就是多级衍射. 从光栅角度来说，Ramａｎ-Natｈ
衍射,使当超声频率较低，光线平行于 声波面入射时,当光波通过声光介质时,几乎不经过声波波面，因此它只受到相位调制，声波 得作用可视为一个平面相位光栅.故平行入射光束通过时，将产生多级衍射光.而 Bragｇ衍 射，就是当超声频率较高，声光作用长度 L 较大，而且光束与声波面间以一定角度写入射， 光波在介质中要穿过多个声波面，故介质具有体光栅得性质不能用平面相位光栅来描述。
三、 实验装置图
Baidu Nhomakorabea
图 4 声光效应实验装置图
图 5 声光模拟通信实验装置图
四、 实验内容
1. 认真阅读声光效应仪得说明书,正确连接各个部件。调节激光器与声光晶体至布拉格衍 射最佳位置。 时间:201２/11／8 14：30—14：４５ 实验记录： a) 将 CCＤ光电盒同步接口接到示波器外触发接口，输出接口接到示波器 CH１通道接 口; b) 将声光功率信号源输出口接到声光晶体，测频接口与频率计相连； c) 打开激光器电源，进行光路调节，调节 CＣD,声光晶体，激光器等高；使声光晶体 与ＣCD 距离尽量远;使激光从声光晶体盒子前孔进入，后孔射出,并最终射入 CCD 光电盒子接收口。 d) 打开声光功率信号源电源，输出超声波至声光晶体.适当增大激光器功率,使光斑清 晰可见，在 CCD 与声光晶体间放置一纸板，观察衍射图样.调节转角平台至从纸板 上观察到最亮得 1 级亮斑（+1 或—1）。 e) 降低激光器功率，打开各仪器电源,关闭声光信号源输出，调节示波器与激光功率, 在屏幕中得到完整得，清晰得单峰。打开声光信号源输出，单峰变为两个峰。稍微 调节转动平台,使１级对应得峰达到最大。
从量子力学得观点考虑光偏转与光频移 问题十分方便。把入射单色平面光波近似瞧 作光子与声子。声光相互作用可以归结为光 子与声子得弹性碰撞,这种碰撞应当遵守动量守恒与能量守恒定律,前者导致光偏转,后者导 致光频移。这种碰撞存在着两种可能得情况——即声子得吸收过程与声子得受激发射过程， 在声子吸收得情况下，每产生一个衍射光子，需要吸收一个声子。在声子受激发射得情况下， 一个入射声子激发一个散射光子与另一个与之具有相同动量与能量得声子得发射。
其中就是“声致折射率变化”得幅值。考虑如图 1 得情况，压电换能器将驱动信号转换成声 信号,入射平面波与声波在介质中（共面）相遇，当光通过线度为ｌ得声光互作用介质时， 其相位改变为:
其中为真空中光波数,就是真空中得光 波长，为光通过不存在超声波得介质后得位 相滞后，项为由于介质中存在超声波而引起 得光得附加位相延迟。它在 x 方向周期性得 变化,犹如光栅一般,故称为位相光栅。这就 就是得广播阵面由原先得平面变为周期性得 位相绉折，这就改变了光得传播方向，也就 产生了所谓得衍射。与此同时，光强分布在 时间与空间上又做重新分配，也就就是衍射 光强受到了声调制。 (二) 声光光偏转与光平移
Pockeｌs 效应：介质中存在声场，介质内部就受到应力,发生声应变，从而引起介质光 学性质发生变化,这种变化反映在介质光折射率得或者折射率椭球方程系数得变化上。在一 级近似下，有
各向同性介质中声纵波得情况，折射率ｎ与光弹系数 P 都可以瞧作常量,得
其中应变
表示在ｘ方向传播得声应变波，S0 就是应变得幅值，就是介质中得声波数，为角频率,vｓ为 介质中声速，为声波长.P 表示单位应变所应起得得变化，为光弹系数。又得
2. 调出布拉格衍射,对示波器定标。 时间：２０12／１１/8 15:１5—15:24
实验记录: a) 在环境光较强得情况系，示波器上可以观察到，在 CＣＤ两次信号之间有缺口，选
取上一个接口得右端到下一个接口得左端为 CCＤ在示波器上对应得距离。 b) 在示波器上观察到对应 CCＤ全象元 N＝2700 得Δt=1、５6２ｍｓ。已知ＣCＤ参数
声光效应实验
一、 实验目得
1。理解声光效应得原理，了解 Ramam—Nath 衍射与 Bragg 衍射得分别. 2。测量声光器件得衍射效率与带宽等参数，加深对概念得理解. 3。测量声光偏转得声光调制曲线。 4.模拟激光通讯。
二、 实验原理
(一) 声光效应得物理本质--光弹效应 介质得光学性质通常用折射率椭球方程描述
声光效应可划分为正常声光效应与反常声光效应两种。 1、入射光与衍射光处于相同得偏振状态，相应得折射率相同,成为正常声光效应。 2、入射光处于某种偏振状态,经声光作用, 衍射光得偏振状态变为另一种偏振台.成为反 常声光效应。这里主要介绍正常声光效应. 在正常声光作用情况下，,从而，有,称为 Ｂragｇ角，于就是