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6 驻波型拉曼—奈斯零级平均衍射效率与声致相移的关系

式中ρ为声光介质密度，V为声速，hl为压电换能器的面积。将（19）和（31）两式依次代入（22）式可得

2M2l Pa , (32) 0 l

式中M2 n6p2/ V3称为声光优值。（32）式建立了声功率与声致相移的关系。 1/2

图7 零级衍射调制度声功率的关系

图7给出了零级衍射调制度与声功率的关系曲线。由图可知声功率不大时，调制度与声功率近似线性关系。声功率为0.5W时，调制度约为0.09。在实验中通过测量0级平均衍射效率可以求得调制度的大小，再由图7可以得到相应的声功率，从调制器的驱动电源上可读出电功率的大小，从而可以得到电声功率的转换效率ηs。

s Pa/Pe, (33)

Pe为加在换能器上的电功率。

3、 声光调制器

在锁模激光器中驻波型的声光器件结

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 构如图8所示，除电极以外主要由四部分组成。

图中①是压电换能器，它把外加一定频率的电磁波转换成机械波，其厚度为声波的半波长。②是键合层，作用是把压电层的机械振动耦合到声光介质中去形成超声波。③是声光介质，即声光作用区，其厚度是声波半波长的整倍数。④是反射层，使声波在声光介质中形成驻波。光束通过声驻波介质的衍射，其0级衍射光强将获得二倍于外加电源驱动频率的调制。当此调制频率正好等于激光纵模频率时，声光调制器就能实现损耗调制。对于输出波长为633nm的He-Ne激光器，其增益系数不大，每米约为10％左右，若腔内损耗大于增益时，激光将不能产生振荡。若声光调制器的衍射损耗能在0和10％之间调制变化，就能对633nm激光进行锁模控制。拉曼—奈斯型0级衍射性能即可达到上述要求，而且入射光束与0级衍光束方向一致，给实验调节带来很大方便。

三、实验装置及内容

1、 实验装置

实验装置如图9所示。Las为He-Ne放电管；M0为布儒斯特窗片；M1、M2是腔镜，M1镜装在可前后移动的镜座上，移动的精度可达10μm；M3是辅助腔镜，M3必须用平面镜；Md是声光调制器；M4是分束镜；D1是快速光电二极管，接250MHz示波器观察锁模脉冲序列；D2是激光功率计；F-P是扫描干涉仪，接普通示波器观察激光纵模频率谱；Lˊ为锁模激光腔的几何长度。

声光调制器数据：

图9 实验装置简图

声光介质材料用熔石英，折射率n＝1.457，声速V＝5960m/s，长度l＝17mm。为了减小调制器在腔内的插入损耗，声光介质的入射和出射界面加工成布儒斯特角的形状，如图10所示。θb为布儒斯特角，图中还给出光程和几何程的关系。