(36)--3-4-2光电子技术基础.ppt

声波通过介质-介质中产生随时间、空间周期变化的弹性波-折射率周期变化-相当于“相位光栅”-发生光的衍射，其衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。1.声光衍射 该光栅间距(光栅常数)等于声波波长 s。声光调制器与偏转器正是利用声致光衍射的这些性质来实现的。由声速为光速的数十万分之一，运动的“声光栅”可以看作是静止的。2.声波在介质中传播分为行波和驻波两种形式。行波声场 介质质点的瞬间位移表达式为介质弹性应变弹性效应nvsxn0ns超声行波在介质中的传播图 行波声场 驻波声场 波长、相位、振幅相同，传播方向相反的两束声波叠加，形成驻波 设两束反向波为则合成声波方程 在x轴上各点相位相同，但振幅不同，形成“凝固”的空间光栅。驻波声场 l折射率变化的频率为超声波频率2倍。l 驻波声光栅在空间固定不变。按照声波频率的高低，光波入射的方式，以及声波和光波作用长度的长短，声光互作用可分为 拉曼纳斯(RamanNath)衍射。布拉格(Bragg)衍射。3.声光衍射分类：拉曼纳斯(RamanNath)衍射1.超声波频率比较低；2.光波平行于声波面入射；3.声光互作用长度L较短。条件：拉曼纳斯方式各级衍射光相互干涉，高级衍射光相互抵消 出现 级和+（）级衍射光，产生布拉格衍射 现象：声波传播方向声波传播方向入射波入射波0级级1级级1级级2级级2级级拉曼纳斯(RamanNath)衍射介质：各向同性，透明，声波：平面纵波，宽 ，波长 s，方向传播 沿 向在 /处入射，/处出射 入射行波：简谐波 出射波为：用子波方法求解波动方程，得衍射极值方向上合成光波场强：m阶贝塞尔函数，L为声波场长度。讨论：l当 时，E 取极大值。光波波长超声波波长lm级衍射光的频率为 所以，衍射光产生多普勒频移。l由于m级光强极大值各级衍射光强关于零级极值对称分布。条件：1.声波频率较高；2.光束与声波波面间斜入射；3.声光互作用长度L较大。布拉格衍射(RamanNath)衍射现象：入射波入射波透射波透射波反射波反射波声波传播方向声波传播方向布拉格方式（反射）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+l级(或-1级)(视入射光的方向而定)衍射光，即产生布拉格衍射。镜面模型：间隔为s，声速 运动 衍射必要条件1：同一镜面上各点的反射波同相，入射入射 相长干涉，光程差 为波长整数倍：=满足条件，得 镜面模型：间隔为s，声速 运动 衍射必要条件2：光波穿过的任意两平面反射光同相 光程差+为波长整数倍 取 =，得 只要满足布拉格条件的入射光波，在入射角=衍射角=布拉格衍射角的方向上会出现干涉，并产生极大值。Bragg条件布喇格衍射条件 布喇格角