光束的調(diào)制和掃描贛南師范大學(xué)實(shí)用教案

1、13.6光束掃描光束掃描(somio)技術(shù)技術(shù) 光束掃描技術(shù)根據(jù)應(yīng)用目的不同可分為兩種類型：一種是光的偏轉(zhuǎn)角連續(xù)變化的模擬式掃描，它能描述光束的連續(xù)位移；另一種是不連續(xù)的數(shù)字掃描，它是在選定空間(kngjin)的某些特定位置上使光束的空間(kngjin)位置“跳變”。前者主要用于各種顯示，后者則主要用于光存儲(chǔ)。 第1頁(yè)/共17頁(yè)第一頁(yè)，共18頁(yè)。21. 1. 機(jī)械掃描 機(jī)械掃描技術(shù)是目前最成熟(chngsh)的一種掃描方法。 如果只需要改變光束的方向，即可采用機(jī)械掃描方法。 機(jī)械掃描技術(shù)是利用反射鏡或棱鏡等光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)或振動(dòng)實(shí)現(xiàn)光束掃描。第2頁(yè)/共17頁(yè)第二頁(yè)，共18頁(yè)。3 圖1所示為一簡(jiǎn)單

2、的機(jī)械掃描(somio)原理裝置，激光束入射到一可轉(zhuǎn)動(dòng)的平面反射鏡上，當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，平面鏡反射的激光束的方向就會(huì)發(fā)生改變，達(dá)到光束掃描(somio)的目的。 入射光束 掃描光束 反射鏡 圖1 機(jī)械掃描裝置示意圖第3頁(yè)/共17頁(yè)第三頁(yè)，共18頁(yè)。4 機(jī)械掃描方法雖然原始，掃描速度慢，但其掃描角度大而且受溫度影響小，光的損耗(snho)小，而且適用于各種光波長(zhǎng)的掃描。因此，機(jī)械掃描方法在目前仍是一種常用的光束掃描方法。它不僅可以用在各種顯示技術(shù)中，而且還可用在微型圖案的激光加工裝置中。 第4頁(yè)/共17頁(yè)第四頁(yè)，共18頁(yè)。52. 電光(dingung)掃描 電光掃描是利用電光效應(yīng)(xioyng)來(lái)

3、改變光束在空間的傳播方向，其原理如圖2所示。 L dBAy xBA光束的偏轉(zhuǎn)方向 圖2 電光掃描原理圖第5頁(yè)/共17頁(yè)第五頁(yè)，共18頁(yè)。6 光束(gungsh)沿y方向入射到長(zhǎng)度為L(zhǎng)，厚度為d的電光晶體，如果晶體的折射率是坐標(biāo)x的線性函數(shù)，即 用折射率的線性 變化代替 ， 偏轉(zhuǎn)角 可根據(jù)(gnj)折射定律 求得（ ）。 (3.6-2)式中的負(fù)號(hào)是由坐標(biāo)系引進(jìn)的，即 由y轉(zhuǎn)向x為負(fù)。xdnnxn)(3.6-1) dxdndnnsin/sin1sindxdnLdnLn第6頁(yè)/共17頁(yè)第六頁(yè)，共18頁(yè)。7圖3所示的是根據(jù)這種原理作成的雙KDP楔形棱鏡掃描器。它由兩塊KDP直角棱鏡組成，棱鏡的三個(gè)邊分

4、別沿x、y和z軸方向，但兩塊晶體(jngt)的z軸反向平行。光線沿方向傳播y且沿方x向偏振。外電場(chǎng)沿Z方向（橫向效應(yīng)）。第7頁(yè)/共17頁(yè)第七頁(yè)，共18頁(yè)。8 上部的A線完全在上棱鏡中傳播，“經(jīng)歷(jngl)”的折射率為 。而在下棱鏡中，B線“經(jīng)歷(jngl)”的折射率為 。于是上、下折射率之差（ ）為 。得zooAErnnn63321zooBErnnn63321ABnnnxoErn633zoErndL633 (3.6-3) 第8頁(yè)/共17頁(yè)第八頁(yè)，共18頁(yè)。9例題(lt)(lt)：取 L=d=h=1cm，r63=10.510-12mV，no=1.51，V= 1000V，則得 =3510-7ra

5、d?？梢?jiàn)(kjin)電光偏轉(zhuǎn)角是很小的，很難達(dá)到實(shí)用的要求。 為了使偏轉(zhuǎn)角加大，而電壓又不致太高，因此常將若干個(gè)KDP棱鏡在光路上(l shng)串聯(lián)起來(lái)，構(gòu)成長(zhǎng)為mL、寬為d、高為h的偏轉(zhuǎn)器，如圖4所示。第9頁(yè)/共17頁(yè)第九頁(yè)，共18頁(yè)。10h n+nn-nn+nn-n x y 圖4 多級(jí)棱鏡掃描器兩端的兩塊有一個(gè)角為/2，中間的幾塊頂角為的等腰三角棱鏡，它們的z軸垂直于圖面，棱鏡的寬度(kund)與z軸平行，前后相鄰的二棱鏡的光軸反向，電場(chǎng)沿z軸方向。第10頁(yè)/共17頁(yè)第十頁(yè)，共18頁(yè)。11各棱鏡的折射率交替為 和 其中 。故光束(gungsh)通過(guò)掃描器后，總的偏轉(zhuǎn)角為每級(jí)（一對(duì)棱鏡）偏

6、轉(zhuǎn)角的m倍，nnonnoErnno 63321hdVrmLnmo 633總 (3.6-4) 一般m為410，m不能無(wú)限增加的主要原因是激光束有一定的尺寸，而h的大小(dxio)有限，光束不能偏出h之外。 第11頁(yè)/共17頁(yè)第十一頁(yè)，共18頁(yè)。12 3.電光(dingung)數(shù)字式掃描 由電光晶體和雙折射晶體組合而成，其結(jié)構(gòu)(jigu)原理如圖4所示。 圖中S為KDP晶體(jngt)，B為方解石雙折射晶體(jngt)（分離棱鏡），它能使線偏振光分成互相平行、振動(dòng)方垂直的兩束光，其間隔 b為分裂度，為分裂角（也稱離散角）。 第12頁(yè)/共17頁(yè)第十二頁(yè)，共18頁(yè)。13縱向(zn xin)電光調(diào)制器及

7、其工作原理 VVIITio2sin2sin22第13頁(yè)/共17頁(yè)第十三頁(yè)，共18頁(yè)。14 上述電光晶體和雙折射晶體就構(gòu)成了一個(gè)(y )一級(jí)數(shù)字掃描器，入射的線偏振光隨電光晶體上加和不加半波電壓而分別占據(jù)兩個(gè)“地址”之一，分別代表“0”和“l(fā)”狀態(tài) 。第14頁(yè)/共17頁(yè)第十四頁(yè)，共18頁(yè)。15 若把n個(gè)這樣的數(shù)字偏轉(zhuǎn)器組合起來(lái)，就能做到n級(jí)數(shù)字式掃描(somio)。圖6所示為一個(gè)三級(jí)數(shù)字式掃描(somio)器，使入射光分離為23個(gè)掃描(somio)點(diǎn)的情況。 第15頁(yè)/共17頁(yè)第十五頁(yè)，共18頁(yè)。16 要使可掃描的位置分布在二維方向上，只要用兩個(gè)彼此垂直的n級(jí)掃描器組合起來(lái)就可以實(shí)現(xiàn)(shxin)。這樣就可以得到2n2n個(gè)二維可控掃描位置。 第16頁(yè)/共17頁(yè)第十六頁(yè)，共18頁(yè)。17謝謝您的觀看(gunkn)！第17頁(yè)/共17頁(yè)第十七頁(yè)，共18頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)1。前者主要用于各種顯示，后者則主要用于光存儲(chǔ)。因此，機(jī)械掃描方法在目前仍是一種常用(chn yn)的光束掃描方法。它不僅可以用在各種顯示技術(shù)中，而且還可用在微型圖案的激光加工裝置中。電光