聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)裝置說(shuō)明書

1、聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)一、用途 聲光調(diào)制是高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，主要用于現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)、光學(xué)實(shí)驗(yàn)和聲光調(diào)制實(shí)驗(yàn)。將調(diào)制電壓加載到光波上的技術(shù)叫光調(diào)制技術(shù)。利用聲光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)制叫聲光調(diào)制。60年代激光器的問(wèn)世為聲光現(xiàn)象的研究提供了良好的光源，促進(jìn)了聲光效應(yīng)理論和應(yīng)用研究的迅速發(fā)展。聲光效應(yīng)為控制激光束的頻率、方向和強(qiáng)度提供了一個(gè)有效的手段。利用聲光效應(yīng)制成的聲光器件，如聲光調(diào)制器、聲光偏轉(zhuǎn)器和可調(diào)諧濾光器等，在激光技術(shù)、光信號(hào)處理和集成光通訊技術(shù)等方面有著重要應(yīng)用。聲光效應(yīng)已廣泛應(yīng)用于聲學(xué)、光學(xué)和光電子學(xué)。由于聲光器件具有輸入電壓低驅(qū)動(dòng)功率小、溫度穩(wěn)定性好、能承受較大光功率、光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、響應(yīng)時(shí)間快、控制

2、方便等優(yōu)點(diǎn)，加之新一代的優(yōu)質(zhì)聲光材料的發(fā)現(xiàn)，使聲光器件具有良好的發(fā)展前景，它將不斷地滿足工業(yè)、科學(xué)、軍事等方面的需求。二、結(jié)構(gòu)本儀器由可調(diào)半導(dǎo)體激光器做光源，聲光晶體盒、聲光調(diào)制電源箱及滑座和旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等組成。見(jiàn)下圖： 1.調(diào)平底腳 2.導(dǎo)軌 3.滑座 4.四維調(diào)整架 5.半導(dǎo)體激光器 6.聲光晶體盒 7.旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 8.小孔光闌 9.橫向滑座 10.光電探測(cè)器三、技術(shù)參數(shù)(1)聲光調(diào)制器 聲光介質(zhì)：鉬酸鉛晶體 換能器介質(zhì)：鈮酸鋰晶體 通光口徑：1mm 中心頻率：80MHz 衍射效率： 70%(2)激光光源 半導(dǎo)體激光電源(3)激光波長(zhǎng) 650nm(4)光功率輸出 02.5mW可調(diào)(5)交流電源

3、AC220v22v 50Hz(6)環(huán)境溫度 040四、主要功能特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1、觀察聲光調(diào)制的衍射現(xiàn)象調(diào)節(jié)激光束的亮度，使在相屏中心有明晰的光點(diǎn)呈現(xiàn)，此即為聲光調(diào)制的0級(jí)光斑；打開(kāi)聲光調(diào)制電壓，此時(shí)以80MHz為中心頻率的超聲波開(kāi)始對(duì)聲光晶體進(jìn)行調(diào)制；微調(diào)載物平臺(tái)上聲光調(diào)制器的轉(zhuǎn)向，以改變聲光調(diào)制器的光束入射角，即可出現(xiàn)因聲光調(diào)制而出現(xiàn)的衍射光斑；仔細(xì)調(diào)節(jié)光束對(duì)聲光調(diào)制器的角度，當(dāng)+1級(jí)（或者1級(jí)）衍射光最強(qiáng)時(shí)，聲光調(diào)制器即運(yùn)轉(zhuǎn)在布拉格條件下的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。注：布拉格衍射一級(jí)衍射達(dá)到極值的條件是：1)控制電壓為一特定的值；2)入射激光必須以特定的角度布拉格角入射。2、觀察交流信號(hào)調(diào)制特性打開(kāi)信號(hào)發(fā)

4、生器，輸入交流的正弦波信號(hào)。加法器把直流偏壓和信號(hào)發(fā)生器的交流電壓疊加在一起輸出到線性聲光調(diào)制器上，在示波器上可看到被調(diào)制的半導(dǎo)體激光的正弦波，測(cè)出示波器上信號(hào)波的相對(duì)幅度。改變直流偏壓的大小或增加信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)強(qiáng)度，觀察輸出波形的調(diào)制特性。2v時(shí)的下失真波形 3.38v時(shí)的上失真波形2.6v時(shí)的不失真波形 4.68v時(shí)的上下失真波形圖73、聲光調(diào)制與光通訊實(shí)驗(yàn)演示 在驅(qū)動(dòng)源輸入端加入外調(diào)制信號(hào)（如音頻信號(hào)、文字和圖像等），則衍射光強(qiáng)將隨次信號(hào)變化，從而達(dá)到控制激光輸出特性的目的，實(shí)現(xiàn)模擬光通信和圖像處理。2.3v時(shí)的不失真音頻信號(hào) 4v時(shí)的失真音頻信號(hào)圖84、測(cè)量聲光調(diào)制器的衍射效率定義：

5、在作用距離處衍射光強(qiáng)和入射光強(qiáng)之比為聲光衍射效率。衍射效率，其中為最大衍射光強(qiáng)，為0級(jí)光強(qiáng)。5、計(jì)算聲光調(diào)制偏轉(zhuǎn)角定義1級(jí)光和0級(jí)光間的距離為d，聲光調(diào)制器到接收孔之間的距離為L(zhǎng),由于Ld，即可求出聲光調(diào)制的偏轉(zhuǎn)角： 6、測(cè)量超聲波的波速將超聲波頻率F，偏轉(zhuǎn)角與激光波長(zhǎng)代入，其中F=80MHz，將求出的一起帶入上式即可求得。五 、儀器使用與調(diào)整1 在光具座的滑座上放置好激光器和光電接收器，并安裝好聲光調(diào)制器的載物臺(tái)；2 按系統(tǒng)連接方法將激光器、聲光調(diào)制器、光電接收器等組件連接到聲光調(diào)制電源箱；3 光路準(zhǔn)直：打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，接通激光電源，調(diào)節(jié)電源箱上的激光強(qiáng)度旋鈕，使激光束得到足夠強(qiáng)度。用小孔光闌

6、來(lái)調(diào)整光路，先將半導(dǎo)體激光器放置在導(dǎo)軌零點(diǎn)處鎖定，把小孔光闌拉到激光器附近，調(diào)整四維調(diào)整架的左和上旋鈕，使激光束通過(guò)小孔，再把小孔光闌拉遠(yuǎn)一些，基本是聲光調(diào)制器放置的位置，旋轉(zhuǎn)四維調(diào)整架上的右和下旋鈕，使激光束通過(guò)小孔，反復(fù)調(diào)節(jié)，使得一定距離內(nèi)激光束是平行光；4 將聲光調(diào)制器的通光孔置于載物平臺(tái)的中心位置，調(diào)整好高度，使得激光束剛好通過(guò)通光孔；5 把小孔光闌放置在帶橫向微動(dòng)的滑座上，調(diào)整好小孔光闌的高度，使得光束放好通過(guò)小孔；6 調(diào)整光電探測(cè)器的高度，使得激光束落在光電探測(cè)器中心。六 儀器成套性1 調(diào)平底腳 四個(gè)2 導(dǎo) 軌 一根3 滑 座 二個(gè)4 四維調(diào)整架 一個(gè)5 半導(dǎo)體激光器 一個(gè)6 聲光晶體盒及導(dǎo)線 各一個(gè)7 旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 一個(gè)8 小孔光欄 一個(gè)9 橫向滑座 二個(gè)10 光電探測(cè)器 一個(gè)11 聲光調(diào)制電源箱 一臺(tái)12 帶Q9插頭導(dǎo)線 二根六、 注意事項(xiàng) 1 聲光晶體易碎要輕拿輕放，若兩端面上落灰塵不可用力擦除。若長(zhǎng)期不用，晶體要放在干燥器皿內(nèi)保存