光電子技術(shù)第二章ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-02 04:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 : )c o s (21),( 30 kxtwPSntxn s ?????1）聲波為行波時的介質(zhì)折射率 : 式中 S為超聲波引起介質(zhì)產(chǎn)生的應(yīng)變； P為材料的彈光系數(shù) . 2）超聲駐波形成的折射率變化為： 即，晶體中形成“凝固”的空間光柵。 聲駐波在一個周期內(nèi)，介質(zhì)兩次出現(xiàn)疏密層，且在波節(jié)處密度保持不變，因而折射率每隔半個周期： 當(dāng)超聲波頻率較低，光波平行于聲波面入射 (即垂直于聲場傳播方向 )，聲光互作用長度 L較短時，在光波通過介質(zhì)的時間內(nèi)，折射率的變化可以忽略不計，則聲光介質(zhì)可近似看做為相對靜止的“平面相位柵”，產(chǎn)生拉曼 納斯 衍射。 按照超聲波頻率的高低和光波相對聲場的入射角度及二者相互作用的長度，將聲光衍射分為 拉曼 奈斯 衍射和 布拉格 衍射兩類。 【 分類 】 拉曼 納斯衍射 略去對時間的依賴關(guān)系，這樣沿 x方向的折射率分布可簡化為： 式中 n0為平均折射率； 為聲致折射率變化。 n? 由于介質(zhì)折射率發(fā)生了周期性變化，所以會對入射光波的相位進行調(diào)制。 xknnxn ss in)( 0 ????◆ 聲行波中的聲光衍射 圖 413 垂直入射情況 平面光波垂直入射時，出射光波不再是單色平面波，而是一個相位被調(diào)制了的光波．其等相面是由函數(shù) n(x)決定的折皺曲面，其光場可寫成： 在聲場外 P點處總的衍射光強是所有子波源貢獻(xiàn)的和。 衍射光場強度各項取極大值的條件為： 在聲場外 P點處總的衍射光強是所有子波源貢獻(xiàn)的和。 式中： 表示衍射方向的正弦； q為入射光束寬度 )0(0s i n ????? 整數(shù)mmkk si ?sism mkkm??? ????s in ),2,1,0( ????m補充：貝塞爾函數(shù) 這是 n 階貝塞爾方程的標(biāo)準(zhǔn)型 . 它的解稱為貝塞爾函數(shù)。 n 階第一類貝塞爾函數(shù)： n 階第二類貝塞爾函數(shù)： 是一個衰減振蕩函數(shù) )(xJn圖 貝塞爾函數(shù)振蕩特性 是近似以 2π為周期的函數(shù) 遞推公式： ? ? ? ? ? ?? ?? ? 2/s i n 2/s i ns i n00???kmkqBkmkqtmimm sssevJCqE?????????上式中與第 m級衍射有關(guān)的項為： ? ?tmim seEE ?? ?? 0? ? ? ?? ?? ? 2/s i n 2/s i ns i n 0 0 ?kmkq Bkmkqm s svC q JE ? ??sism mkkm??? ????s in因為函數(shù) sinc函數(shù) 在 χ= 0 時取極大值，因此有衍射極大的方位角 θm由下式?jīng)Q定： ② 各級衍射光的強度為： sism mkkm??? ????s in 各級衍射的方位角： ① ③ 各級衍射光的頻率 ?sm m ??? ??對于確定的 v值 (即 P值）由此表可以查出各級衍射極值的光強 例如 v= 即（ P=）時 當(dāng)光垂直于聲波傳播方向入射時，拉曼 奈斯衍射光譜為對稱排列在光束通過的兩邊、且間距相等的衍射極值分布，其中零級光強度最大，且衍射級數(shù)越高．相對光強越小，且同級次衍射光的強度相等。 考慮時間因素，衍射光波產(chǎn)生的多普勒頻移后， m級極值的衍射光頻率為： sm m ??? ??【 結(jié)論： 拉曼 納斯聲光衍射的主要特征： 】 拉曼 奈斯衍射的條件： ◆ 聲駐波中的聲光衍射 方向上遠(yuǎn)場光復(fù)振幅為： ?駐波聲光衍射的特點： ，仍同靜止聲場 2．對應(yīng)各極值方向的光強為： )s in( tvJI smm ??? 各級衍射光強都將將隨時間以兩倍于聲波的頻率被調(diào)制。 聲駐波對衍射光頻率的影響
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