聲光調制器的原理 聲光調制器的主要應用領域

介紹了聲光調制器的原理并介紹了聲光調制器的主要應用領域。

聲光效應是指一束光通過變化的聲場時，由于光和超聲場的相互作用，其出射光就具有隨時間而變化的各級衍射光，聲光調制是基于聲光效應而實現的。它由聲光介質、電-聲換能器、吸聲(或反射)裝置及驅動電源等組成，如圖1：

圖1聲光調制器原理

圖中聲光介質是指聲光相互作用的區域。當一束光通過變化的聲場時，由于光和超聲場的相互作用，其出射光就具有隨時間而變化的各級衍射光，利用衍射光的強度隨超聲波強度的變化而變化的性質，就可以制成光強度調制器；

電-聲換能器(又稱超聲發生器)可以利用某些壓電晶體(如石英、LiNbO3等)或壓電半導體(如CdS、ZnO等)的反壓電效應，在外加電場作用下產生機械振動而形成超聲波，因此它起著將調制的電功率轉換成聲功率的作用；

吸聲(或反射)裝置放置在超聲源的對面，用以吸收已通過介質的聲波(工作于行波狀態)，以免返回介質產生干擾，但要使超聲場為駐波狀態，則需要將吸聲裝置換成聲反射裝置。

放大電路用以放大信號發生器的調制電信號施加于電聲換能器的兩端電極上，驅動聲光調制器(換能器)工作。布喇格聲光衍射的情況下，只有0級和1級光，有關理論和推導部分請參考郁道銀老師主編的第四版《工程光學》中第十五章第九節聲光效應部分，這里不再詳細介紹。下面通過一個視頻了解一下具體的器件結構：

??視頻1 聲光調制器的內部結構 通過視頻2可以看到聲光調制器的具體工作情況： ?視頻2聲光調制器如何工作?

聲光調制器的主要應用領域有：光通信領域、激光雷達領域和光纖傳感領域。例如在光通信領域中，高速光調制和解調技術是實現高速光通信的關鍵技術，而聲光調制器則是其中的核心器件。使用聲光調制器可以將電信號轉換成光信號，從而實現光通信過程中的高速調制和解調。

光學專業的朋友比較熟悉的調Q技術是評定激光器中光學諧振腔質量好壞的指標-品質因數。Q值定義為在激光諧振腔內，儲存的總能量與腔內單位時間損耗的能量之比。聲光調Q是非常成功中的方法之一，參考資料也是比較多，這里不再贅述。

外差干涉儀現已廣泛應用于測速、測長、測角、測振、測表面光潔度、測激光束通過湍流時光束的擾動，獲得了比零差（DC）干涉儀更高的精度。外差干涉儀中兩種不同頻率的光束可由兩只穩頻的激光器提供，也可以利用磁光、電光、聲光效應或旋轉光柵盤的衍射效應提供。視頻3介紹使用聲光調整器實現了外差干涉儀，簡單介紹了DC（直流干涉，干涉光的兩個頻率一樣）干涉儀和AC（交流干涉，干涉光的兩個頻率不一樣）干涉儀：

眾所周知，光速是光波或電磁波在真空或介質中的傳播速度，c=299792458m/s（來源于百度百科）。1607年，伽利略進行了最早的測量光速的實驗。此后科學家們前赴后繼的進行了一次又一次的測量實驗，測量精度也一次次的被提高。在一定程度上，光速的測量精度反映了當前的科技水平。

審核編輯：劉清