聲光調(diào)制器的原理及衍射效率
聲光調(diào)制是基于聲光效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。聲光調(diào)制器由聲光介質(zhì)、電-聲換能器、吸聲(或反射)裝置及驅(qū)動(dòng)電源等組成。
聲光介質(zhì)是指聲光相互作用的區(qū)域。當(dāng)一束光通過(guò)變化的聲場(chǎng)時(shí),由于光和超聲場(chǎng)的相互作用,其出射光就具有隨時(shí)間而變化的各級(jí)衍射光,利用衍射光的強(qiáng)度隨超聲波強(qiáng)度的變化而變化的性質(zhì),就可以制成光強(qiáng)度調(diào)制器。
電-聲換能器(又稱超聲發(fā)生器)可以利用某些壓電晶體(如石英、LiNbO3等)或壓電半導(dǎo)體(如CdS、ZnO等)的反壓電效應(yīng),在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而形成超聲波,因此它起著將調(diào)制的電功率轉(zhuǎn)換成聲功率的作用。
吸聲(或反射)裝置放置在超聲源的對(duì)面,用以吸收已通過(guò)介質(zhì)的聲波(工作于行波狀態(tài)),以免返回介質(zhì)產(chǎn)生干擾,但要使超聲場(chǎng)為駐波狀態(tài),則需要將吸聲裝置換成聲反射裝置。
驅(qū)動(dòng)電源用以產(chǎn)生調(diào)制電信號(hào)施加于電聲換能器的兩端電極上,驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器(換能器)工作。
聲光調(diào)制器的另一重要參量是衍射效率。根據(jù)聲光晶體的相關(guān)知識(shí),要得到100%的調(diào)制所需要的聲強(qiáng)度為
若要表示所需的聲功率,則為
可見(jiàn),聲光材料的品質(zhì)因數(shù)M2越大,欲獲得100%的衍射效率所需要的聲功率越小。而且電 聲換能器的截面應(yīng)做得長(zhǎng)(L大)而窄(H小)。然而,長(zhǎng)度L的增大雖然對(duì)提高衍射效率有利,但會(huì)導(dǎo)致調(diào)制帶寬的減小(因?yàn)槁暿l(fā)散角δφ與L成反比,δφ值小意味著小的調(diào)制帶寬)。令 ,帶寬可寫(xiě)成
由此解出L,并應(yīng)用聲光晶體的相關(guān)知識(shí)可得
式中,f0為聲中心頻率()。引入因子 ,M1為表征聲光材料的調(diào)制帶寬特性的品質(zhì)因數(shù)。M1值越大,聲光材料制成的調(diào)制器所允許的調(diào)制帶寬越大。
新特光電提供的聲光調(diào)制器覆蓋從紫外到中紅外波段波長(zhǎng)。產(chǎn)品具有調(diào)制帶寬范圍大、上升時(shí)間短、損傷閾值高、消光比高(可高達(dá)60dB)等優(yōu)勢(shì)。針對(duì)一些特定的科研和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,內(nèi)部集成有射頻驅(qū)動(dòng)電路的聲光調(diào)制器使系統(tǒng)集成更加便利、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加緊湊。