激光原理與激光技術(shù)第六章

第六章激光調(diào)制與偏轉(zhuǎn)技術(shù)§6.1調(diào)制的基本概念§6.2

電光調(diào)制§6.3

聲光調(diào)制§6.4

磁光調(diào)制§6.5

直接調(diào)制一、振幅調(diào)制二、頻率調(diào)制與相位調(diào)制三、強(qiáng)度調(diào)制四、脈沖調(diào)制五、脈沖編碼調(diào)制§6.1調(diào)制的基本概念激光是一種光頻電磁波，與無線電波類似可用來作為傳遞信息的載波。優(yōu)點(diǎn)：具有很高的頻率，可供里用的頻帶很寬，傳遞信息容量大。

要利用激光作為信息的載體，就要解決如何將信息加到激光上去。這種將信息加在于激光的過程稱為調(diào)制器。其中激光稱為載波；其控制作用的低頻信號(hào)成為調(diào)制信號(hào)。分類：根據(jù)調(diào)制器和激光器的相對(duì)關(guān)系，可以分為內(nèi)調(diào)制和外調(diào)制兩種。

內(nèi)調(diào)制：調(diào)制信號(hào)是在激光振蕩過程中形成的。如，注入式半導(dǎo)體激光器，用調(diào)制信號(hào)直接改變它的泵浦驅(qū)動(dòng)電流，使輸出光的強(qiáng)度受到調(diào)制，調(diào)Q技術(shù)。外調(diào)制：在激光器外的光路上放置調(diào)制器，用調(diào)制信號(hào)改變調(diào)制器的物理性能從而使激光器受到調(diào)制。特點(diǎn)：外調(diào)制調(diào)整方便，對(duì)激光器沒有影響，調(diào)制速率高，帶寬寬。激光的電場(chǎng)強(qiáng)度是：激光調(diào)制按其性質(zhì)可以分為：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相以及強(qiáng)度調(diào)制等。振幅角頻率相位角（6.1.1）一、振幅調(diào)制定義：載波的振幅隨著調(diào)制信號(hào)的規(guī)律而變化的振蕩。如果調(diào)制信號(hào)為：則調(diào)幅表達(dá)式為：將上式展開：由上式可得調(diào)幅波頻譜，由中心載頻分量、兩個(gè)邊頻分量構(gòu)成。為調(diào)幅系數(shù)。（6.1.2）（6.1.3）（6.1.4）如果調(diào)制信號(hào)是一個(gè)復(fù)雜的周期性信號(hào)，調(diào)幅波頻譜：由載頻分量和兩個(gè)邊頻帶構(gòu)成。圖6.1.1調(diào)幅波頻譜二、頻率調(diào)制和位相調(diào)制定義：光載波的頻率或相位隨著調(diào)制信號(hào)的變化規(guī)律而變化的振蕩。因而兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相位角的變化，統(tǒng)稱為角度調(diào)制。調(diào)頻波的表達(dá)式為：同樣調(diào)相波的總相角：調(diào)相波的表達(dá)式：設(shè)調(diào)制信號(hào)仍是一個(gè)余弦函數(shù)，則調(diào)頻波的總相角為：—比例系數(shù)，—調(diào)頻系數(shù)—調(diào)相系數(shù)（6.1.5）（6.1.6）下面分析調(diào)頻和調(diào)相波的頻譜，兩者可統(tǒng)一寫成統(tǒng)一的形式：利用三角公式展開得：又，將上兩式代入（6.1.8）可得：（6.1.7）（6.1.8）（6.1.9）所以，當(dāng)頻率正弦波調(diào)制時(shí)，其角度調(diào)制波的頻譜由光載頻與在它兩邊對(duì)稱分布的邊頻所組成。各邊頻間隔，各邊頻幅度大小由決定。如頻譜分布如下圖所示：0.770.440.220.02圖6.1.2角度調(diào)制波的頻譜三、強(qiáng)度調(diào)制定義：光載波的強(qiáng)度（光強(qiáng)）隨調(diào)制信號(hào)規(guī)律而變化的激光振蕩。光強(qiáng)的定義：強(qiáng)度調(diào)制的光強(qiáng)可寫為：設(shè)調(diào)制信號(hào)為余弦調(diào)制，代入上式：光強(qiáng)調(diào)制波的頻譜可用前面類似的辦法求得，和調(diào)幅波略有不同，除了載頻及對(duì)稱分布的兩邊頻之外，還有低頻和直流分量?！壤禂?shù)—強(qiáng)度調(diào)制系數(shù)（6.1.10）（6.1.11）（6.1.12）四、脈沖調(diào)制以上幾種調(diào)制方式所得到的調(diào)制波是一種連續(xù)振蕩的波，稱為模擬方式調(diào)制。目前光通信中還廣泛采用一種不連續(xù)狀態(tài)下進(jìn)行調(diào)制的脈沖調(diào)制和數(shù)字式調(diào)制（脈沖編碼調(diào)制）。脈沖調(diào)制：用間歇的周期性脈沖作為載波，這種載波的某一參量按調(diào)制信號(hào)規(guī)律變化的調(diào)制方法。具體過程：先用模擬調(diào)制信號(hào)對(duì)一電脈沖的某參量（幅度、寬度、頻率、位置等）進(jìn)行電調(diào)制，然后再用這已調(diào)電脈沖序列對(duì)光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制。脈位調(diào)制（PPM）：脈沖的位置參量被調(diào)制。光脈位調(diào)制波的表達(dá)式：脈沖頻率調(diào)制：調(diào)制信號(hào)使脈沖的重復(fù)頻率發(fā)生改變。脈沖調(diào)制波的表達(dá)式：

—調(diào)制信號(hào)的副度；—載波脈沖前沿相對(duì)于取樣時(shí)間的延遲時(shí)間

—樣品周期；—脈寬；（6.1.13）（6.1.14）五、脈沖編碼調(diào)制定義：把模擬信號(hào)線變成電脈沖系列，進(jìn)而便成代表信號(hào)信息的二進(jìn)制編碼，再對(duì)光載波進(jìn)行強(qiáng)度調(diào)制來傳遞信息的。包括三個(gè)過程：抽樣、量化、編碼。（詳略）一、電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)二、電光強(qiáng)度調(diào)制三、電光相位調(diào)制§6.2電光調(diào)制盡管激光調(diào)制有許多分類，但其調(diào)制的工作機(jī)理主要都是基于電光、聲光、磁光等各種物理效應(yīng)。電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)：電光效應(yīng)。某些晶體在外加電場(chǎng)的作用下，其折射率將發(fā)生變化，當(dāng)光場(chǎng)通過此介質(zhì)時(shí)，其傳輸特性就受到影響而改變，稱為電光效應(yīng)。一、電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)由一次項(xiàng)引起的折射率變化稱為線性電光效應(yīng)或泡克耳斯效應(yīng)（Pockels）；由二次項(xiàng)引起的折射率變化稱為二次電光效應(yīng)或克爾（Kerr）效應(yīng)。對(duì)大多數(shù)電光晶體材料，一次效應(yīng)比二次效應(yīng)顯著，可略去二次項(xiàng)，（具有對(duì)稱中心的晶體中，因不存在一次電光效應(yīng)，二次電光效應(yīng)才比較明顯）。在此只討論線性電光效應(yīng)。我們知道，晶體折射率可寫為（當(dāng)有外加電場(chǎng)時(shí)）：—常量；—未加電場(chǎng)時(shí)的折射率（6.2.1）1、電致折射率變化采用折射率橢球體方法。在未加外場(chǎng)時(shí)，主軸坐標(biāo)系中，折射率橢球由如下方程式描述：當(dāng)晶體加外場(chǎng)時(shí)，橢球方程變?yōu)槿缦滦问剑骸橘|(zhì)的主軸方向；—主折射率比較以上兩式，由于外電場(chǎng)，折射率橢球各系數(shù)發(fā)生線性變化，其變化量定義為：（6.2.2）（6.2.3）—線性電光系數(shù)，（6.2.4）上式（6.2.4）可用矩陣形式表示為：—電場(chǎng)沿方向的分量—電光張量，每個(gè)元素的值由具體的晶體決定，表征感應(yīng)極化強(qiáng)弱的量（6.2.5）以KDP晶體為例（負(fù)單軸晶體，）這類晶體的電光張量為：（6.2.6）**，將式（6.2.6）代入（6.2.5）：（6.2.7）將式（6.2.7）代入（6.2.3），得到晶體加電場(chǎng)后的新折射率橢球方程式：外加電場(chǎng)導(dǎo)致“交叉”項(xiàng)出現(xiàn)，橢球主軸不再與x、y、z軸平行。（6.2.8）假設(shè)外電場(chǎng)方向平行于z軸，（6.2.8）是變?yōu)椋簩で笮伦鴺?biāo)系（），消除交叉項(xiàng)，代入（6.2.9）式，令交叉項(xiàng)為零，得，則新坐標(biāo)系下方程為：（6.2.9）（6.2.10）上式其橢球主軸的半長(zhǎng)度為：由，得：討論：當(dāng)KDP晶體沿z軸加電場(chǎng)時(shí)，折射率橢球的主軸繞z軸旋轉(zhuǎn)45度角（與外加電場(chǎng)大小無關(guān)）。折射率變化與電場(chǎng)成正比。這是利用電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)光調(diào)制、調(diào)Q、鎖模等技術(shù)的物理基礎(chǔ)。（6.2.11）（6.2.12）2、電光相位延遲下面分析電光效應(yīng)如何引起相位延遲。仍以KDP激光晶體為例，沿晶體z軸方向加電場(chǎng)。當(dāng)一束線偏振光沿z軸方向入射晶體，E矢量沿x方向，進(jìn)入晶體后即分解為沿和方向的兩個(gè)垂直偏振分量。兩個(gè)分量的折射率不同，當(dāng)經(jīng)過長(zhǎng)度L后光程為和，兩偏振分量的相位延遲分別為：因此，兩個(gè)偏振分量的光波穿過晶體后將產(chǎn)生一個(gè)相位差：—沿z軸加的電壓（6.2.13）由上式有：當(dāng)波長(zhǎng)和電光晶體確定后，相位差的變化僅決定于外電壓。相位延遲完全決定于電光效應(yīng)造成的雙折射。（6.2.13）式中，當(dāng)光波的兩個(gè)垂直分量的光程差為半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)所需加的電壓稱為半波電壓。

—表征電光晶體性能的一個(gè)重要參數(shù)，越小越好（需要的調(diào)制功率小），半波電壓通?？捎渺o態(tài)法（加直流電壓）測(cè)出，再利用（6.2.14）就可以計(jì)算出電光系數(shù)。（6.2.14）3、光偏振態(tài)的變化由上述分析知，兩個(gè)偏振分量之間由于電光效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相位差，而相位差會(huì)改變出射光束的偏振態(tài)。一般情況下，出射光是一個(gè)橢圓偏振光：當(dāng)外電場(chǎng)發(fā)生改變，相位延遲也發(fā)生改變，因此可以用電學(xué)方法將入射光波的偏振態(tài)交換成所需要的偏振態(tài)。（1）未加電場(chǎng)時(shí)，上面方程簡(jiǎn)化為：直線方程，線偏光與入射光方向一致?！叭ㄆ保?.2.16）（6.2.15）（2）當(dāng)所加電場(chǎng)使時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：正橢圓方程，當(dāng)時(shí)，為圓偏振光?！啊辈ㄆ?）當(dāng)外加電場(chǎng)使時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：線偏振光，轉(zhuǎn)了一個(gè)2角?！啊辈ㄆ?.2.18）（6.2.17）二、電光強(qiáng)度調(diào)制由上面分析可知，當(dāng)光通過電光晶體時(shí)，隨著外加電壓的變化，出射光的偏振態(tài)會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，因此在電光晶體的輸出端放置一個(gè)入射方向垂直的偏振器，由于從檢偏器輸出的光只是隨著橢圓偏振光的y分量，因此可以把偏振態(tài)的變化（偏振調(diào)制）變換成光強(qiáng)度的變化（強(qiáng)度調(diào)制）。1、縱向電光調(diào)制入射光經(jīng)過起偏器后為一線偏振光（偏振方向?yàn)閤方向），當(dāng)晶體沿z軸加電場(chǎng)后，原來的主軸

會(huì)旋轉(zhuǎn)45度變成感應(yīng)主軸。V入射光調(diào)制光檢偏器起偏器圖6.2.2縱向電光調(diào)制圖∴沿x方向的線偏光入射晶體后分解為方向的兩個(gè)分量，分別為：用復(fù)數(shù)表示：∴入射光強(qiáng)：當(dāng)入射光通過長(zhǎng)度為L(zhǎng)的晶體后，由于電光效應(yīng)，二分量會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相位差，則：通過檢偏器后的總電場(chǎng)強(qiáng)度是和在y方向的投影之和，即：（6.2.19）∴輸出光強(qiáng)：∴由上式可以畫出光強(qiáng)調(diào)制特性曲線，如下圖示：T100%50%0V（6.2.21）（6.2.20）圖6.2.2光強(qiáng)調(diào)制特性曲線一般情況下，調(diào)制器的輸出特性與外電壓的關(guān)系是非線性的。為了得到線性調(diào)制，可以引入一個(gè)相位延遲，使調(diào)制器的工作點(diǎn)位于處。常用的辦法有兩種：1，在晶體附加一個(gè)的偏壓（增加電路復(fù)雜性，穩(wěn)定性差）；2，在光路上插入一個(gè)波片，其快慢軸與晶體主軸成角，從而使分量之間產(chǎn)生固定相位差?！嗾{(diào)制器的透過率可表示為：（假設(shè)正弦調(diào)制）（6.2.22）式中—相應(yīng)于調(diào)制電壓的相位差此時(shí)有：，代入（6.2.22）式，輸出光強(qiáng)為調(diào)制信號(hào)的線性復(fù)現(xiàn)。可見輸出的調(diào)制光中含有高次諧波分量。為得到線性調(diào)制，必須降低調(diào)制幅度（）。例如：取即三次諧波為基波的4.5%，可近似認(rèn)為線性調(diào)制。所以，作為線性調(diào)制的判據(jù)。（6.2.23）2、橫向電光調(diào)制考慮KDP晶體，沿z軸加電場(chǎng)，通光方向垂直于z軸，并于x或y軸成45度角。入射光調(diào)制光檢偏器VdL晶體外加電場(chǎng)沿z軸方向，晶體的主軸旋轉(zhuǎn)至，此時(shí)入射光沿y方向，與z軸垂直，進(jìn)入晶體后，分解為和z方向振動(dòng)的兩個(gè)分量，折射率為和，從晶體出射兩光波的相位差：（6.2.24）圖6.2.3橫向電光調(diào)制圖討論：上述相位差包括兩項(xiàng)：（1）晶體本身自然雙折射引起的相位延遲；（2）外電場(chǎng)產(chǎn)生的相位延遲，它與外加電壓V和晶體的尺寸有關(guān)，如果適當(dāng)選擇尺寸，可降低半波電壓。橫向電光調(diào)制的主要缺點(diǎn)：1、將兩塊尺寸完全相同的晶體光軸互成90度串接；2、兩塊晶體的z軸和軸互相平行排列，中間放置一塊波片。兩種補(bǔ)償方法原理相同。經(jīng)過第一塊晶體：經(jīng)過第二塊晶體：總相位差：∴自然雙折射得到補(bǔ)償。（6.2.25）三、電光相位調(diào)制入射光調(diào)制光起偏器V入射光偏振方向平行于晶體的感應(yīng)主軸，入射光不再分解，而是沿軸的一個(gè)偏振，外加電場(chǎng)只改變出射光相位而不改變其偏振。設(shè)外加電場(chǎng)，在晶體入射面處光場(chǎng)，則輸出光場(chǎng)：

略去常數(shù)項(xiàng)，寫為：上式即為第一節(jié)介紹的相位調(diào)制的標(biāo)準(zhǔn)形式。相位調(diào)制系數(shù)一、聲光調(diào)制的物理基礎(chǔ)二、聲光互作用的兩種類型三、聲光調(diào)制器§6.3聲光調(diào)制一、聲光調(diào)制的物理基礎(chǔ)聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，會(huì)激起介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)沿聲波的傳播方向振動(dòng)，引起介質(zhì)的密度成疏密相間的交替變化，從而導(dǎo)致介質(zhì)的折射率發(fā)生相應(yīng)的周期性變化。這時(shí)介質(zhì)就如同一個(gè)光學(xué)的“相位光柵”，光柵常數(shù)等于聲波波長(zhǎng)。當(dāng)光波通過此介質(zhì)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生光的衍射。衍射光的強(qiáng)度、頻率、方向等都隨著超聲場(chǎng)的變化而變化。聲波在介質(zhì)中傳播分為行波和駐波兩種形式。聲行波，設(shè)聲波的方程為：

—介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)位移；—質(zhì)點(diǎn)位移的幅度；

—角頻率；—波矢（6.3.1）近似認(rèn)為，介質(zhì)折射率的變化正比于介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)沿x方向位移的變化率，∴行波時(shí)的介質(zhì)折射率：s—超聲波引起介質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)變；p—材料的彈性系數(shù)聲行波形成的光柵以聲速向前推進(jìn)。（6.3.2）聲駐波，聲駐波方程為：（6.3.3）振幅相位由于聲駐波的波腹、波節(jié)在介質(zhì)中的位置是固定的，因而它形成的光柵在空間也是固定的。折射率變化：（6.3.4）聲駐波在一個(gè)周期內(nèi)，介質(zhì)兩次出現(xiàn)疏密層，若超聲頻率為，光柵出現(xiàn)和消失的次數(shù)為，因此光波通過該介質(zhì)后受到的調(diào)制頻率為。二、聲光相互作用的類型1、拉曼—納斯衍射聲光相互作用的類型根據(jù)聲波頻率的高低及聲波和掛光波作用長(zhǎng)度不同，可分為拉曼—納斯衍射和布拉格衍射。當(dāng)聲波頻率較低、光波平行于聲波面入射（垂直于聲場(chǎng)傳播方向），聲光互作用長(zhǎng)度L較短時(shí),產(chǎn)生拉曼—納斯衍射。圖6.3.1拉曼—納斯衍射垂直入射情況P設(shè)聲光介質(zhì)中的聲波是：寬為L(zhǎng)，沿x方向傳播的平面縱波，波長(zhǎng)，聲波在介質(zhì)引起的彈性應(yīng)變場(chǎng)：介質(zhì)的折射率為：由于聲速比光速小的多，故聲光介質(zhì)可視為一個(gè)靜止的相位光柵。故為了簡(jiǎn)化，略去折射率隨時(shí)間的依賴關(guān)系，有：考慮一平面光波入射，處，入射光波：在出射面，處，光場(chǎng)可寫為：（6.3.5）（6.3.6）（6.3.7）（6.3.8）遠(yuǎn)場(chǎng)處的P點(diǎn)總的衍射光強(qiáng)是所有子波源貢獻(xiàn)的求和（把出射波陣面分成多個(gè)子波源）：將代入上式，利用歐拉公式、三角公式展開上式：，q—入射光束寬度（6.3.9）—r階貝塞爾函數(shù)（6.3.10）由上式，衍射光場(chǎng)強(qiáng)度各項(xiàng)取極大值的條件：m—衍射光的級(jí)次各級(jí)衍射光的強(qiáng)度：將上兩式代入（6.3.10），并積分，有：整數(shù)整數(shù)（6.3.11）（6.3.12）（6.3.13）（6.3.14）當(dāng)其中某一項(xiàng)為極大值時(shí)，其它項(xiàng)的貢獻(xiàn)幾乎為零。給定,（6.3.12）式確定了各級(jí)衍射的方位角：

綜上所述：拉曼—納斯聲光衍射的結(jié)果，使光波在遠(yuǎn)場(chǎng)分成一組衍射光，分別對(duì)應(yīng)于確定的衍射角和衍射強(qiáng)度?！喔骷?jí)衍射光對(duì)稱分布在零級(jí)衍射光兩側(cè)，且同級(jí)次衍射光的強(qiáng)度相等。以上分析略去了時(shí)間因素，實(shí)際中，由于光波與聲波場(chǎng)的作用，各級(jí)衍射光波將產(chǎn)生多普勒頻移：而且各級(jí)衍射光強(qiáng)將受到角頻率為的調(diào)制。2、布拉格（Bragg）衍射當(dāng)聲波頻率較高，聲光作用長(zhǎng)度L較大,而且聲束與光波波面已一定的角度斜入射時(shí)，光波在介質(zhì)中穿過多個(gè)聲波面,當(dāng)入射光與聲波面間夾角滿足一定條件時(shí)，介質(zhì)內(nèi)各級(jí)衍射光相互干涉，各高級(jí)項(xiàng)衍射光將互相抵消，只出現(xiàn)0級(jí)和+1級(jí)（-1級(jí)）衍射光，即所謂布拉格衍射。衍射光非衍射光（0級(jí)）入射光圖6.3.2布拉格衍射以下從布拉格聲光衍射的粒子模型出發(fā)推導(dǎo)布拉格方程。根據(jù)動(dòng)量守恒：能量守恒：布拉格衍射波矢圖為一等腰三角形：光束可以看成能量為，動(dòng)量為的光子流；聲波也可以看成是能量為，動(dòng)量為的聲子流。聲光作用可以看成光子和聲子的一系列碰撞?！?”表示吸收聲子；“-”表示放出聲子由于光波頻率遠(yuǎn)高于聲波頻率：，因此。（6.3.16）（6.3.17）（6.3.18）首先分析布拉格聲光衍射效率（1級(jí)衍射光強(qiáng)于入射光強(qiáng)之比）。聲光互作用可看成參量互作用過程，從聲光互作用的耦合波方程出發(fā)，我們可以解出入射光場(chǎng)（0級(jí)衍射）和衍射光場(chǎng)（1級(jí)衍射）的電場(chǎng)表達(dá)式，進(jìn)一步得到光強(qiáng)的表達(dá)式：從波的干涉加強(qiáng)條件來推導(dǎo)上述的布拉格方程。把聲波通過的介質(zhì)近似看作許多相距的部分反射、部分透射的鏡面，再根據(jù)相干增強(qiáng)的條件（同相位），來得到布拉格方程。L—聲光介質(zhì)中聲波的寬度；—布拉格角；—入射光波長(zhǎng)；

—超聲波引起的聲光介質(zhì)折射率變化的振幅—入射面處的入射光強(qiáng)，（6.3.19）定義聲光衍射效率：當(dāng)時(shí)，。入射光能量全部轉(zhuǎn)移到衍射光束中去，即理想的布拉格衍射效率可達(dá)到100%，故聲光器中多采用布拉格衍射效應(yīng)。圖6.3.3隨著的變化曲線（6.3.20）進(jìn)一步簡(jiǎn)要分析布拉格衍射光強(qiáng)度（聲光衍射效率）與聲光材料特性及聲場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系?！曭?qū)動(dòng)功率；H—換能器寬度；L—換能器長(zhǎng)度；—聲速；—介質(zhì)密度P—介質(zhì)的彈光系數(shù)；s—聲場(chǎng)作用下彈性應(yīng)變幅值，—聲光材料的品質(zhì)系數(shù)通常情況下，，很小，—超聲強(qiáng)度討論：（1）在超聲功率一定的情況下，要增大聲光衍射效率，就要選擇大的材料，同時(shí)；（2）隨著的改變而改變，因此通過控制就可以控制衍射光強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)聲光調(diào)制。區(qū)分拉曼—納斯衍射和布拉格衍射的定量標(biāo)準(zhǔn)，引入特征參數(shù)G來表征。當(dāng)L小，大時(shí)，并滿足（為拉曼—納斯衍射區(qū)）；當(dāng)L大，小時(shí)，并滿足（為布拉格衍射區(qū)）。物理意義：時(shí)，除0級(jí)和1級(jí)衍射外，其它各級(jí)衍射光的強(qiáng)度都很小，可以忽略不計(jì)。三、聲光調(diào)制器1、聲光體調(diào)制器的組成（1）聲光介質(zhì)（2）電聲換能器（利用某些壓電晶體，石英，LiNbO3，在外加電場(chǎng)作用下產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)而形成超聲波）（3）吸聲（或反射）裝置。對(duì)于行波超聲波，用來吸收已通過介質(zhì)的殘留超聲波（防止返回介質(zhì)產(chǎn)生干擾）；對(duì)于駐波超聲波，用反射裝置以形成駐波。聲光調(diào)制=利用聲光效應(yīng)將信息加載于光頻載波上。調(diào)制信號(hào)以電信號(hào)形式作用于電聲換能器上超聲場(chǎng)光強(qiáng)強(qiáng)度調(diào)制波。

2.聲光調(diào)制的工作原理類似于電光強(qiáng)度調(diào)制，一般情況下為非線性調(diào)制，需加超聲偏置，使其工作在線性較好的區(qū)域。圖（6.3.4）調(diào)制特性曲線根據(jù)布拉格衍射方程：對(duì)于衍射極限的波束有：入射角變化范圍：3.調(diào)制帶寬—調(diào)制帶寬；—由于光束和聲束的發(fā)散引入的入射角和衍射角的變化量—入射光束束腰半徑；L—聲束寬度；—聲束寬度；—聲束發(fā)散角o為了保證衍射光的強(qiáng)度調(diào)制，要求兩束最邊界的衍射光有一定的重疊，?。骸嗫傻玫铰曨l調(diào)制帶寬：上式表明：小的光束直徑可得到大的調(diào)制帶寬。但過大的光束發(fā)射角會(huì)導(dǎo)致0級(jí)和1級(jí)衍射光束出現(xiàn)部分重疊，影響調(diào)制器的效果，所以要求：4.聲束和光束的匹配我們知道，入射聲光調(diào)制器的光束具有一定寬度，因此聲波穿過光束需要一定的渡越時(shí)間。光束的強(qiáng)度變化對(duì)于聲波強(qiáng)度變化的響應(yīng)不可能是瞬時(shí)的。為縮短渡越時(shí)間以提高響應(yīng)速度，通常采用透鏡將光束聚焦在聲光介質(zhì)中心，減小光束的寬度，從而減小渡越時(shí)間。在實(shí)際中為了充分利用聲能光能，通常選擇（光束發(fā)散角與聲束發(fā)散角之比）。如果聲角大于光角，邊緣的超聲能量就浪費(fèi)了；反之，光角大于聲角，則邊緣光線因?yàn)闆]有方向合適的超聲（滿足布拉格條件的）而不能被衍射（降低衍射效率）。實(shí)驗(yàn)證明時(shí)聲光調(diào)制器性能最好?！嗫煞蛛x條件：—高斯光束腰部直徑

此外，為了提高衍射光的消光比，希望0級(jí)與1級(jí)光盡量分開：衍射光中心與0級(jí)光中心夾角大于，—渡越時(shí)間由，可得出激光束腰部直徑，從而可以選擇透鏡的焦距。又∵，有，代入,