晶体声光效应实验

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实验3 声光效应实验报告

实验3 声光效应实验报告

实验3 声光效应实验数据处理2.声光偏转①测量衍射光相对于入射光的偏转角φ与超声波频率f s的关系,即声光偏转关系频率sf(MHz)两波峰在示波器的距离l对应的偏转角φ(rad)75.52 2.00 0.0131383.09 2.20 0.0144490.82 2.30 0.0151095.32 2.50 0.01641102.28 2.70 0.01772109.02 2.80 0.01838118.14 3.20 0.02100根据公式CCDarctanCCD CCDφ⨯=⨯波峰在示波器的距离实际宽度在示波器上的距离介质与的距离可以算出偏转角φ角的大小sf——φ曲线如下:曲线拟合得:5482 5.332s f ϕ=+ 根据原理可得31.4910m/s s v =⨯②在实验中我们固定功率为1W ,测量出的中心频率约为87.169MHz ,表中的强度用示波器中Y 值的大小表示的s f /MHz 1±级强度0级强度 10±级强度级强度76.597 10.84 9.94 1.0905 84.234 10.14 7.52 1.3484 92.316 10.84 7.6 1.4263 100.23 9.28 9.74 0.9528 108.68 4.16 11.04 0.3768 116.1331.0411.040.0942由1级与0级衍射光的相对强度与超声波频率的关系曲线可确定中心频率为089.75f MHz =,带宽为2(99.2389.75)18.96s f MHz ∇=-=3.声光调制在实验过程中测量的中心频率为87.169MHz ,因此在实验中将超声波频率调至87.169MHz ,测量的1级衍射光的强度与超声波的功率的数据实用文档超声波的功率 1级衍射光的强度 0.2 0.12 0.4 1.24 0.6 3.04 0.8 5.8 18.24描点画图由曲线可知,1级衍射光的强度与超声波的功率也大致成线性关系关系曲线为10.4 2.5S d P I =-。

声光效应实验报告数据

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声光效应实验报告数据今天咱们来聊聊声光效应实验,真的是个有趣又好玩的事情。

想象一下,光和声的结合就像是天空中闪烁的烟花,绚丽多彩又让人目不暇接。

这个实验其实挺简单的,就像你在厨房里做饭,只要按步骤来,绝对不会出错。

先说说实验的背景,声光效应就是当我们用声音刺激某种物质时,它们会发出光,这可不是魔法,而是科学的奇妙之处。

听起来是不是很神奇呢?就像小朋友们看到五彩斑斓的糖果一样,眼睛都要亮起来了。

实验准备也不复杂,大家只需要一些基本的设备,比如声源和光源。

别担心,这些东西在学校实验室里基本上都能找到,实在找不到,找你身边的小伙伴借一下也是可以的。

然后就需要找一个适合的场地,最好是安静点的地方,不然噪音太大,光都没法出来,那就尴尬了。

想象一下,在嘈杂的环境里,咱们的声光效应实验变成了“声光无效”,那就真是笑话了。

开始实验的时候,首先得把声源打开,声音一响,整个环境都活跃了起来。

像个热闹的集市,大家的注意力都集中在这个声音上。

然后,慢慢调整光源的亮度,哇,这时候你会发现,当声音达到一定强度的时候,光源也会随之变化。

就像是在和你打招呼一样,时而明亮,时而暗淡,真的是有趣极了。

小伙伴们在旁边看得目瞪口呆,纷纷掏出手机拍照,生怕错过这一精彩的瞬间。

大家开玩笑说,这光和声真是天生一对,配合得恰到好处。

这个实验也不是毫无挑战,有时候声音和光之间的反应不那么明显,得耐心一点。

就像你做一道难题,得仔细琢磨。

有时候大家的情绪也会影响实验的效果,紧张兮兮的状态可不能让声光效应发挥到极致。

就像你在表演时心里紧张,可能唱得不如平时好。

这个时候,不妨深呼吸,放松心情,试着和小伙伴们聊聊天,分享一下实验的乐趣。

毕竟,做实验就是为了开心嘛。

而且实验过程中,大家可以互相交流经验,分享自己的看法。

小明说:“我觉得这光就像是天空中的星星,特别闪耀。

”小华则调侃道:“哈哈,那我就是大海里的波浪,声音让光变得更美。

”这种轻松幽默的氛围,让实验变得不再枯燥,反而充满了乐趣。

近代物理实验之声光效应

近代物理实验之声光效应

声光效应年级专业 中山大学 08光信息科学与技术 实验者 曾令宇08323045 合作者 冯劼 08323034 日期 2010.10.26/2010.11.2【实验目的】1理解声光效应的原理,了解Raman-Nath 衍射和Bragg 衍射的分别。

2通过对声光器件衍射效率,中心频率和带宽等的测量,加深对其概念的理解。

3测量声光偏转和声光调制曲线。

4模拟激光通讯实验。

【实验原理】(一)声光效应的物理本质——光弹效应介质的光学性质通常用折射率椭球方程描述ηij x i x j =1Pockels 效应:介质中存在声场,介质内部就受到应力,发生声应变,从而引起介质光学性质发生变化,这种变化反映在介质光折射率的或者折射率椭球方程系数的变化上。

在一级近似下,有∆ηij =P ijkl S kl各向同性介质中声纵波的情况,折射率n 和光弹系数P 都可以看作常量,得21()PS n η∆=∆=, 应变 0sin()S S kx t =-Ω表示在x 方向传播的声应变波,S 0是应变的幅值,/s k v =Ω是介质中的声波数,2f πΩ=为角频率,v s 为介质中声速,/s v f Λ=为声波长。

P 表示单位应变所应起的2(1/)n 的变化,为光弹系数。

又得301sin()sin()2n n PS kx t kx t μ∆=-Ω=-Ω,()sin()n x n n n kx t μ=+∆=+-Ω其中3012n PS μ=是“声致折射率变化”的幅值。

考虑如图一的情况,压电换能器将驱动信号U (t )转换成声信号,入射平面波与声波在介质中(共面)相遇,当光通过线度为l 的声光互作用介质时,其相位改变为:0sin()k l kx t μ-Ω (二)声光光偏转和光平移把入射单色平面光波近似看作光子和声子。

声光相互作用可以归结为光子和声子的弹性碰撞,这种碰撞应当遵守动量守恒和能量守恒定律,前者导致光偏转,后者导致光频移。

晶体声光效应实验数据

晶体声光效应实验数据

晶体声光效应实验数据晶体声光效应实验,这个话题听上去有点儿高大上对吧?简单来说,就是研究晶体在光和声音作用下,如何改变它们的物理性质。

别看这名字像是科学界的“黑话”,它背后其实有不少好玩的事儿。

你知道吗,晶体就像是个“小调皮”,光一照、声一响,它就开始跳舞,改变它自己的“身形”,这背后可是有很多“玄机”的呢。

今天我们就来聊聊这方面的实验数据,看看它是怎么搞的。

对了,别怕,这可不是枯燥的公式和数据,咱们就用个通俗的方式,把这些“深奥”的东西说透,保证你听了后有种豁然开朗的感觉!什么是晶体声光效应呢?嗯,简单来说,声音和光一旦作用在晶体上,晶体的性质就会发生微妙的变化。

举个例子,你看看晶体表面,平常它可能是个死板的硬东西,但一旦你给它加点光,或者让它“听见”了声音,它就像变魔术一样,开始发生微小的变形。

这个现象就是声光效应。

其实这种效应不是一开始就显现出来的,它得有一定的条件,就像我们去电影院看3D电影一样,要有合适的“工具”,比如说特殊的光源和声波。

光和声对晶体的影响就是通过这样的条件才展现出来的。

别小看这点儿微妙的变化,它在科技、工程、通讯等领域都有着重要的应用。

咱们讲到这里,大家可能心里都在嘀咕了:“这和我们有什么关系呢?”其实有!你看啊,光纤通信就是利用了声光效应,晶体里能精确地控制光的传播。

咱们现在的很多激光技术,也是依靠这种效应来实现的。

比如说,医疗领域的激光治疗,甚至一些高精度的测量工具,背后都有声光效应的“影子”。

想想看,是不是突然觉得这个话题变得有趣了?实验数据说实话一开始确实让人头疼,数字看着不懂,但其实通过对比和分析,它能帮助我们更清楚地理解光和声音如何影响晶体。

你想啊,晶体在这些实验里,不是单纯的接受光和声音,而是以某种“方式”回应它们。

比如,某种特定频率的声音会让晶体发生形变,改变它的折射率,光的传播速度也会变。

这些数据就像是晶体的小秘密,通过实验我们一点一点地揭开它。

我们聊聊实验过程中最有趣的一部分——数据分析。

实验四 晶体声光效应实验

实验四 晶体声光效应实验

实验四 晶体声光效应实验一、引言当光波通过受到超声波扰动的介质时会发生衍射现象,这种现象被称为声光效应,它是光波与介质中声波相互作用的结果。

声光效应可以用于控制激光束的频率、方向和强度,利用声光效应制成的各种声光器件,如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等,在激光技术、光信息处理和集成光通信技术等方面有着重要的应用。

二、实验目的1. 掌握声光效应的原理和实验规律;2. 观察喇曼-奈斯(Ranman —Nath )衍射的实验条件和特点;3. 利用声光效应测量声波在介质中的传播速度;4. 测量声光器件的衍射效率和带宽;5. 了解声光效应在新技术中的应用;三、实验原理当超声波在介质中传播时,将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化,并且导致介质的折射率也发生相应的变化。

当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象,这就是声光效应。

有超声波传播的介质如同一个相位光栅。

根据超声波频率的高低或声光相互作用长度的长短,可以将光与弹性声波作用产生的衍射分为两种类型,即喇曼—奈斯型衍射和布拉格型衍射。

喇曼-奈斯衍射当超声波频率较低、声光相互作用距离较小时,即022λλsl ≤平面光波沿z 轴入射,就相当于通过一个相位光栅,将产生喇曼-奈斯衍射,如图2所示。

根据相关理论可以证明以下结论:(1)各级衍射角θ满足下列关系:0sin sm λθλ=⋅ (1) 其中,λ0为入射激光波长,λs 为超声波波长,m=0,±1,±2,±3,…。

(2)各级衍射光强与入射光强之比为:2()m m I J I ν=入(2) 其中,()m J ν为m 阶贝塞尔函数,02L πνμλ=。

因为22()()m m J J νν-=,所以零级极值两侧的光强是对称分布的。

(3)各级衍射光的频率由于产生了多普勒频移而各不相同,各级衍射光的频率为0s m ωω±。

2.布拉格衍射当超声波频率较高,声光相互作用距离较大,满足202s l λλ≥并且光束与声波波面间保持一定的角度入射时,将产生布拉格衍射。

声光效应实验实验报告

声光效应实验实验报告

声光效应的研究班级:应物21班姓名:许达学号:2120903018光通过某一受到超声波扰动的介质时,会发生衍射现象,这种现象称为声光效应。

利用声光效应可以制成的声光器件,如声光调制器、声光偏转器和谐调滤光器等。

声光效应还可用于控制激光束的频率、方向和强度等方面。

在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。

一、实验目的1.了解声光效应的原理;2.测量声光器件的衍射效率和带宽及对光偏转的研究;3.利用声光效应测量声波在介质中的传播速度。

二、实验仪器He-Ne激光电源,声光器件,CCD光强分布测量仪,高频功率信号源,示波器,频率计。

三、实验原理当超声波在介质中传播时,将引起介质的弹性应变,这种应变在时间上和空间上是周期性的变化,并且导致介质的折射率也发生相应的变化。

当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象,这就是声光效应。

有超声波传播的介质如同一个相位光栅。

光被弹性声波衍射有二种类型,当超声波频率较高时,产生布拉格(Bragg )型衍射;当超声波频率较低时,产生喇曼―奈斯(Raman-Nath )型衍射。

Bragg 衍射相当于体光栅情况,而Raman-Nath 衍射相当于薄光栅情况。

两种光栅情况如图1所示。

由于光波速度远大于声波速度约105倍,所以在光波通过介质的时间内,介质在空间上的周期变化可看成是固定的。

对于Bragg 衍射,当声光的距离满足λλ22s L >,而且入射光束相对于超声波波面以θ角斜入射时,入射光满足Bragg 条件)1(sin 2ns λθλ=式中λ为光波的波长,s λ为声波的波长,固体介质的折射率为n 。

Bragg 衍射只存在1级的衍射光。

当声波为声行波时,只有+1级或-1级衍射光,如图2所示。

当声波为声驻波时,±1级衍射光同时存在,而且衍射效率极高。

只要超声功率足够高,Bragg 衍射效率可达到100%。

所以实用的声光器件一般都采用Bragg 衍射。

声光效应实验

声光效应实验

声光效应实验一、 实验目的1.理解声光效应的原理,了解Ramam -Nath 衍射和Bragg 衍射的分别。

2.测量声光器件的衍射效率和带宽等参数,加深对概念的理解。

3.测量声光偏转的声光调制曲线。

4.模拟激光通讯。

二、 实验原理(一) 声光效应的物理本质——光弹效应介质的光学性质通常用折射率椭球方程描述Pockels 效应:介质中存在声场,介质内部就受到应力,发生声应变,从而引起介质光学性质发生变化,这种变化反映在介质光折射率的或者折射率椭球方程系数的变化上。

在一级近似下,有各向同性介质中声纵波的情况,折射率n 和光弹系数P 都可以看作常量,得 其中应变表示在*方向传播的声应变波,S 0是应变的幅值,/s k v =Ω是介质中的声波数,2f πΩ=为角频率,v s 为介质中声速,/s v f Λ=为声波长。

P 表示单位应变所应起的2(1/)n 的变化,为光弹系数。

又得 其中3012n PS μ=是“声致折射率变化〞的幅值。

考虑如图1的情况,压电换能器将驱动信号U(t)转换成声信号,入射平面波与声波在介质中〔共面〕相遇,当光通过线度为l 的声光互作用介质时,其相位改变为:其中002/k πλ=为真空中光波数,0λ是真空中的光波长,00nk l ∆Φ=为光通过不存在超声波的介质后的位相滞后,项()0sin k l kx t μ-Ω为由于介质中存在超声波而引起的光的附加位相延迟。

它在*方向周期性的变化,犹如光栅一般,故称为位相光栅。

这就是得播送阵面由原先的平面变为周期性的位相绉折,这就改变了光的传播方向,也就产生了所谓的衍射。

与此同时,光强分布在时间和空间上又做重新分配,也就是衍射光强受到了声调制。

(二) 声光光偏转和光平移从量子力学的观点考虑光偏转和光频移问题十分方便。

把入射单色平面光波近似看作光子和声子。

声光相互作用可以归结为光子和声子的弹性碰撞,这种碰撞应当遵守动量守恒和能量守恒定律,前者导致光偏转,后者导致光频移。

声光效应实验实验报告

声光效应实验实验报告

声光效应实验实验报告一、实验目的1、了解声光效应的基本原理。

2、测量声光偏转的特性曲线。

3、观察声光调制现象。

二、实验原理当超声波在介质中传播时,会引起介质的弹性应变,从而导致介质的折射率发生周期性变化,形成超声光栅。

当一束光通过超声光栅时,会发生衍射现象,这就是声光效应。

根据声光相互作用的长度 L 和超声波长λs 的大小关系,可以将声光效应分为喇曼纳斯衍射和布拉格衍射两种类型。

在喇曼纳斯衍射中,L 较小,光波通过超声场时,其位相受到周期性的调制,衍射光的强度分布类似于普通光栅的衍射。

在布拉格衍射中,L 较大,且声光相互作用较强,此时入射光只在特定的方向上发生衍射,具有较高的衍射效率。

三、实验仪器1、声光效应实验仪2、半导体激光器3、光电探测器4、示波器5、频率计四、实验步骤1、仪器连接将半导体激光器、声光器件、光电探测器等按照实验仪器的说明书进行连接。

确保各仪器之间的连接稳定可靠,避免接触不良。

2、光路调整打开激光器,调整光路,使激光束垂直入射到声光器件的表面。

通过微调装置,使衍射光能够准确地照射到光电探测器上。

3、观察衍射现象开启超声信号源,逐渐增加超声功率,观察衍射光斑的变化。

注意区分喇曼纳斯衍射和布拉格衍射的特征。

4、测量偏转特性固定入射光的波长和超声功率,改变超声频率,测量衍射光的偏转角。

记录不同频率下的偏转角数据。

5、观察调制现象将示波器接入光电探测器的输出端,观察调制信号的波形。

改变调制信号的频率和幅度,观察波形的变化。

五、实验数据与处理1、偏转特性测量记录了不同超声频率下衍射光的偏转角,如下表所示:|超声频率(MHz)|偏转角(度)||::|::|| 10 | 52 || 15 | 78 || 20 | 105 || 25 | 131 || 30 | 158 |根据数据绘制超声频率与偏转角的关系曲线,通过曲线可以看出,偏转角随着超声频率的增加而增大,呈现出一定的线性关系。

2、调制现象观察观察到调制信号的频率和幅度变化时,示波器上的波形相应地发生改变。

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实验25晶体声光效应实验当光波通过受到超声波扰动的介质时会发生衍射现象,这种现象被称为声光效应,它是光波与介质中声波相互作用的结果。

声光效应可以用于控制激光束的频率、方向和强度,利用声光效应制成的各种声光器件,如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等,在激光技术、光信息处理和集成光通信技术等方面有着重要的应用。

一、实验目的1.掌握声光效应的原理和实验规律;2.观察拉曼-奈斯衍射和布拉格衍射现象;3.利用声光效应测量声波在介质中的传播速度;4.测量声光器件的衍射效率和带宽;5.了解声光效应的通信技术中的应用。

二、实验仪器[LOSG-Ⅱ型晶体声光效应实验系统]LOSG-Ⅱ型晶体声光效应实验系统的组成如图1所示,主要包括光路部分和声光效应实验仪两部分。

光路部分包括半导体激光器,激光器电源,声光器件,精密旋转台,导轨,白屏等;实验仪包括超声波信号源,脉冲方波产生器,光电池、光功率计,脉冲信号解调器,频率计等。

实验时,需另配双踪示波器。

主要部件的技术指标:1.半导体激光器:波长635 nm,功率5 mw。

2.声光器件:工作波长633 nm,中心频率100MHz±0.5 MHz,衍射效率≥80%,脉冲重复频率≥1 MHz。

3.高频超声信号源:工作频率80.0—120.0 MHz,步进1.0 MHz可调。

输出功率≤700 mw可调;4.脉冲方波产生器:工作频率581~4460 Hz 分40挡可调。

三、 实验原理当超声波在介质中传播时,将引起介质的弹性应变作时间上和空间上的周期性变化,并且导致介质的折射率也发生相应的变化。

当光束通过有超声波的介质后就会产生衍射现象,这就是声光效应。

有超声波传播的介质如同一个相位光栅。

根据超声波频率的高低或声光相互作用长度的长短,可以将光与弹性声波作用产生的衍射分为两种类型,即喇曼—奈斯型衍射和布拉格型衍射。

1.喇曼-奈斯衍射 当超声波频率较低、声光相互作用距离较小时,即022λλs l ≤,平面光波沿z 轴入射,就相当于通过一个相位光栅,将产生喇曼-奈斯衍射,如图2所示。

根据相关理论可以证明以下结论:(1)各级衍射角θ满足下列关系:sm λλθ0sin ⋅±= (1) 其中,λ0为入射激光波长,λs 为超声波波长,m=0,±1,±2,±3,…。

(2)各级衍射光强与入射光强之比为:)(2νm m J I I =入(2) 其中,)(νm J 为m 阶贝塞尔函数,L μλπν02=。

因为)()(22ννm m J J -=,所以零级极值两侧的光强是对称分布的。

(3)各级衍射光的频率由于产生了多普勒频移而各不相同,各级衍射光的频率为s m ωω±0。

2.布拉格衍射当超声波频率较高,声光相互作用距离较大,满足λλ22s l ≥,并且光束与声波波面间保持一定的角度入射时,将产生布拉格衍射。

这种衍射与晶体对X 光的布喇格衍射很类似,故称为布喇格衍射。

能产生这种衍射的光束入射角称为布喇格角。

此时有超声波存在的介质起体积光栅的作用。

布拉格衍射的特点是:(1)理想情况下,只出现零级和+1级衍射或-1级衍射。

(2)若参数合适、超声功率足够大,入射光功率几乎可以全部转换到+1级或-1级上。

(3)产生布拉格衍射的入射角θB 满足关系:ss B n λλλλθ22sin 0== (4) λ0为入射光的波长。

λ为光波在介质中的波长。

λs 为超声波在介质中的波长。

n 为声光介质的折射率。

由于布拉格角一般很小,所以,sinθB ≈θB =s n λλ2,衍射光相对于入射光的偏转角δ为 δ =ss s f v 002λλλθ= (4) νs 为超声波在介质中的传播速度,ƒs 为超声波信号的频率。

(4)1级衍射光强与入射光强之比为:)]2(21[sin 21nL I I ∆=λπλ (5) △n 为声致声光晶体介质折射率的变化量。

3.声光调制:无论是喇曼-奈斯衍射还是布拉格衍射,都可以通过改变超声波的强度而改变衍射光的强度。

所以可以把调制信号加在超声波功率放大级,以达到光强调制的目的。

4.声光偏转:无论是喇曼-奈斯衍射还是布拉格衍射,都可以通过改变超声波的频率而改变衍射光的偏转方向。

若对超声频率固定的超声发生器实现“开关”功能,在“开”时由于产生衍射,+1级或-1级衍射光存在,在“关”时,衍射光不存在,就可实现“声光开关”功能。

一般“声光开关”运用的是布拉格衍射。

四、实验内容及步骤仪器面板功能介绍:a. 面板上面两个表头,左边为频率表头,显示调制信号频率和超声波频率。

右边表头为光功率显示表头。

b. 调制/超声波转换开关:置于调制位置时,按压+,-调节按钮,可改变调制信号的频率;置于超声波位置时,按压+,-调节按钮,可改变超声波信号的频率。

并由频率表头显示(调制/等幅转换开关置于调制位置)。

c. 调制/等幅转换开关:功能是选择超声波的输出方式。

当置于调制位置时,超声波输出受到控制,同时调制监测端有信号输出;低电平时没有超声波输出,高电平时有超声波输出。

频率表头显示的是调制信号或超声波的频率(此显示值跟调制/超声波转换开关的位置相关联)。

当置于等幅位置时,输出端输出的是连续的超声波信号。

同时频率表头显示CXXX,XXX为超声波的频率。

在此状态下,可按压+、-键改变超声波的频率;调制监测端:是调制信号的监测端,用于和示波器连接监测调制信号波形。

d. 功率调节旋钮:用于调节输出超声波信号的功率大小。

输出端:是超声波的信号输出端。

用于同声光晶体连接(只有在输出端和晶体可靠连接的状态下才可开启电源)。

e. 光电池端:用于同光电池探头连接。

f. 光功率/解调转换开关:置于光功率位置时,光功率表头可显示光电探头接收到的光功率数值。

当转换开关置于解调位置时,音量旋钮可以控制内置扬声器声音大小;解调监测端用于同示波器连接,输出解调后的调制信号。

g.调零:在光电探头未接收光的状态下,通过调节此旋钮,可使光功率显示表头数值为零。

1.观察喇曼—奈斯衍射现象按照图1所示安置好有关部件:把激光器、精密旋转台、白屏等一字排列在轨道上,声光器件固定在精密旋转台上;将激光器电源连接到激光器;把声光效应实验仪的超声功率输出端用电缆连接到声光器件;“调制/等幅”开关放在等幅位置,“光功率/解调”开关置于光功率。

打开激光器电源,调整声光器件在光路中的位置和光的入射角度,使光束穿过声光器件,照射在白屏上。

打开声光效应实验仪的电源(注意在未连接声光调制器之前,不能开启电源)仔细调整声光器件在光路中的位置和光的入射角度,调整信号源输出功率旋钮,同时调节信号源输出频率,使光屏上显示的光点最多。

出现喇曼-奈斯型衍射,使之达到最佳状态。

分别改变信号发生器的功率和频率,观察衍射现象的变化,记录实验现象。

2. 测量超声波长λS 和声速υS在喇曼-奈斯衍射的状态下,如图4所示,测量光屏上0级和一级衍射光点之间的距离a ,声光器件与光屏之距离L ,计算一级衍射角θ,La =≈θθsin ,依据(1)式有:θλλsin 0=s θλ0=L a 0λ= (6) 其中,半导体激光器波长nm 6500=λ,1=m ,代入上式即可求得λs 。

又因为:s s s f λν= (7)式中s f 为超声信号源的频率,可直接从频率显示表头读出。

这样就可求得声速νS 。

在布拉格衍射状态下如图5所示:图5.布拉格衍射角测量示意图测量白屏上0级和1级衍射光点之间的距离а,声光器件和白屏之间的距离L ,计算衍射光相对于入射光的偏转角δ,依据(4)式计算λs ,νs 。

3.测量声光器件的衍射效率在布拉格衍射条件下,一级衍射光的效率为:ληI I 1=(8)其中,1I 为±1级衍射光强,λI 为入射光强。

将光电池插入实验仪的“光电池”插座,将功率计调零;再把光电池置于声光器件前面,让光束对准光电池的入射孔,此时光功率计的读数即为入射光强λI 。

然后再将光电池置于白屏前面,光电池入射孔对准一级衍射光点。

由光功率计读出一级衍射光强1I 。

按(8)式计算衍射效率η。

4.测量声光器件的带宽和中心频率声光器件有一个衍射效率最大的工作频率,此频率称为声光器件的中心频率,对于其它频率的超声波,其衍射效率将降低,一般认为衍射效率(或衍射光的相对光强)下降3dB(即衍射效率降到最大值的21时)两频率的间隔为声光器件的带宽。

在转换开关‘调制/等幅’置于等幅位置的状态下,调节超声波的频率,用功率计测量各频点对应的一级衍射光强和入射光强。

由于一级衍射光点的位置随频率的改变而改变,所以在测试过程中必须相应调整光电池的位置,使其入射孔始终对准一级衍射光。

求得衍射效率与超声波频率的关系曲线,定出声光器件的带宽和中心频率。

5.观测利用声光效应的信息传输实验将实验仪的“调制/等幅”开关置于调制,“光功率/解调”开关置于解调,“调制监测”和“解调监测”分别连接双踪示波器的两输入端,开启实验仪的电源,这样加到声光器件上的信号变成经脉冲方波调制的超声波,经过声光相互作用,传输到接收端。

调节“调制频率”并控制“音量”,可由双踪示波器上观测调制频率和解调频率及其变化,并且由仪器内置的扬声器收听变化的音调。

注意:信息传输是利用衍射光,所以必须使光电池的入射孔对准一级衍射光。

五、 注意事项1. 由于本实验采用的超声波信号源在80-120MHz 带宽内各频点的输出功率大小不等、加之声光器件的性能不够完善,在各频点的等效阻抗不同,以及阻抗不匹配等原因从而导致布拉格衍射不是理想的。

因此,在调节布拉格衍射时,使1级衍射光强最强即可。

当解调出的信号发生失真时,可适当的调节超声波的输出功率使其不失真即可。

2.高频超声信号源不得空载,即在开启实验仪电源前,应先将“输出”端与声光器件相连,否则,容易损坏超声信号源。

3.声光器件应小心轻放,不得冲击碰撞,否则将可能损坏内部晶体而报废,这种损坏属于人为损坏,不予保修或更换。

4.声光器件的通光面不得接触、擦拭、清洗,不做实验时,通光孔可用不干胶纸封住,否则易损坏光学增透膜,如有灰尘可用洗耳球吹去。

六、实验结果记录、数据分析处理七、 思考题1、为什么声光器件看做是一个相位型衍射光栅?2、声光衍射系统为什么有一个衍射效率最高的中心频率,中心频率由哪些因素决定?3、试述声光衍射器件的应用。

M2:声光媒质的品质因数;L: 声波波面宽度;h: 换能器高度;I a:声强;P s:声波功率对一定的声功率,为了尽可能地提高声波功率,要求选用M2大的材料,在结构上要求压电换能器的长宽比L/h 尽可能大。

当宗量为时,,一般可达60 %以上,所以声光器件以工作在Bragg 区为佳。

对于给定的声光器件,可通过改变Ps使η达到极大值,这就是器件的最佳调制声功率。

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