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声光调制器的原理及衍射效率

时间:2020-08-24 来源:新特光电 访问量:1039

声光调制是基于声光效应而实现的。声光调制器由声光介质、电-声换能器、吸声(或反射)装置及驱动电源等组成。

声光介质是指声光相互作用的区域。当一束光通过变化的声场时,由于光和超声场的相互作用,其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光,利用衍射光的强度随超声波强度的变化而变化的性质,就可以制成光强度调制器。

电-声换能器(又称超声发生器)可以利用某些压电晶体(如石英、LiNbO3等)或压电半导体(如CdS、ZnO等)的反压电效应,在外加电场作用下产生机械振动而形成超声波,因此它起着将调制的电功率转换成声功率的作用。

吸声(或反射)装置放置在超声源的对面,用以吸收已通过介质的声波(工作于行波状态),以免返回介质产生干扰,但要使超声场为驻波状态,则需要将吸声装置换成声反射装置。

驱动电源用以产生调制电信号施加于电声换能器的两端电极上,驱动声光调制器(换能器)工作。

声光调制器的另一重要参量是衍射效率。根据声光晶体的相关知识,要得到100%的调制所需要的声强度为

1.jpg

若要表示所需的声功率,则为


  2.jpg

可见,声光材料的品质因数M2越大,欲获得100%的衍射效率所需要的声功率越小。而且电 声换能器的截面应做得长(L大)而窄(H小)。然而,长度L的增大虽然对提高衍射效率有利,但会导致调制带宽的减小(因为声束发散角δφ与L成反比,δφ值小意味着小的调制带宽)。令 3(1).jpg,带宽可写成

 3.jpg

由此解出L,并应用声光晶体的相关知识可得

4.jpg

式中,f0为声中心频率(5.jpg)。引入因子6.jpg ,M1为表征声光材料的调制带宽特性的品质因数。M1值越大,声光材料制成的调制器所允许的调制带宽越大。

新特光电提供的声光调制器覆盖从紫外到中红外波段波长。产品具有调制带宽范围大、上升时间短、损伤阈值高、消光比高(可高达60dB)等优势。针对一些特定的科研和工业应用领域,内部集成有射频驱动电路的声光调制器使系统集成更加便利、系统结构更加紧凑。



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