声光调制锁模激光器讲义

近代光学信息处理和光通讯系列实验讲义 声光调制锁模激光器实验

图3 弹性行波产生衍射的频移 图4拉曼—奈斯衍射光强与声致相移的关系

当声波在介质中以驻波方式传播时，折射率的变化有如下形式

n sin tsinky, (23)

各级衍射光波由下式表示

Jm sin t exp i t , (24)

Jm sin t 为第m级贝塞尔函数，是第m级衍射光波的振幅，它受到了 sin t的调制，所以各级衍射光不再是单色光，而是含有多种频率成分的合成光，各级衍射光的频率成分如图5所示。

图5 弹性驻波产生的衍射的频移

2对0级衍射光束其强度正比于J0 sin t 。由于J0是偶函数，所以其光

强将受到2Ω频率的调制。

（2） 布拉格衍射

当声光作用区比较长，满足l≥2l0,且光波的入射角等于衍射角并满足下

声光调制锁模激光器讲义

近代光学信息处理和光通讯系列实验讲义 声光调制锁模激光器实验 列关系式

sin B m /2 , (25)

其中m=0,±1为衍射级，（25）式与晶体中的布拉格衍射相似，所以称为布拉格衍射。θB为布拉格角，布拉格衍射只有0级和±1级，且±1级不同时存在，0级和1级的相对衍射强度分别为

I0 cos2 /2 ,I1 sin2 /2 ,

当ξ＝π时，理论上1级衍射效率可达100％。

2、 驻波型声光器件衍射光强的调制度

驻波型声光器件的各级衍射光强是受到调制的，我们定义光强的调制度M为

M Imax Imin, (26) Imax

Imax为调制光中光强的极大值，Imin为光强的极小值，除0级以外各种衍射光强的调制度均为1。拉曼—奈斯0级衍射光强的

2 0 ,Imax J02 , Imin J0

一般光电接收器的光电转换效率是受到频率限制的，当接收器的响应频率大大低于调制频率时，测量的结果通常反映的是光强的平均值I。I可表示为

I Imax Imin /2, (27)

在ξ不很大的范围内（ξ<2rad），0级衍射光强的平均值可近似表示为

2 /2 , (28) J0

则0级衍射光强的调制度可近似表示为

M 21 0, (29)

2 /2 J02 0 , (30) 0 j0

0定义为0级衍射光强的平均衍射效率。图6给出驻波型拉曼—奈斯0级平均衍射效率与声致位移的关系曲线。

声波的平均能流或声功率Pa可用下式表示

1Pa V3S02hl, (31) 2