CN107908023A - 一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置 - Google Patents

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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/11—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves
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Abstract

本发明涉及一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置。该装置由一对相同的声光调制器（AOM1和AOM2）、超声换能器的驱动器构成，其中声光调制器由一个声光晶体和一个超声换能器组成；声光调制器之间以光路方式相连；声光调制器与超声换能器的驱动器之间以导线方式相连；激发AOM1和AOM2的正弦电信号同步、同振幅、同频率，此电信号来自同一超声换能器的驱动器；声光调制器相互平行，其中一个可沿着超声传输的方向移动；在使用时，激光应以布拉格角入射AOM1；从AOM1出射的正一级衍射光也应以布拉格角入射AOM2；必然利用光电倍增管、前置放大器、示波器辅助仪器来调节AOM2的位置。本发明装置使得从此装置出射的衍射光的相位不再被超声调制，且该装置可以在不调制入射光相位的情况下同样对入射光的频率、传输方向、振幅等进行调制。

Description

一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置
技术领域
本发明涉及一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，该装置使得从此装置出射的衍射光的相位不再被超声调制，该装置可以在不调制入射光相位的情况下同样对入射光的频率、传输方向、振幅等进行调制。
背景技术
用声光衍射效应制作的声光器件可以对激光的频率、传输方向、振幅进行调制，快速完成电、声、光三者间信息的传递与转换,改变激光的传播方向,实现对光束的自动选频、分光和扫描等。声光器件主要用于激光多普勒技术测量计量系统、声光频谱分析仪、遥感及图象记录仪、集成光学、光计算机、光纤陀螺、光纤水听器等。然而，超声对入射光相位的调制影响这些声光器件在光学相干技术中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，该装置使得从此装置出射的衍射光的相位不再被超声调制，且该装置可以在不调制入射光相位的情况下同样对入射光的频率、传输方向、振幅等进行调制。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，由一对相同的声光调制器AOM1和AOM2、以及超声换能器的驱动器构成，所述AOM1/AOM2由一个声光晶体和一个超声换能器组成；AOM1和AOM2之间以光路方式相连；AOM1和AOM2与超声换能器的驱动器之间以导线方式相连；超声换能器的驱动器产生激发AOM1和AOM2的正弦电信号，该正弦电信号同步、同振幅、同频率；AOM1和AOM2相互平行，其中一个可沿着超声传输的方向移动。
在本发明一实施例中，激光以布拉格角入射所述AOM1。
在本发明一实施例中，从所述AOM1出射的正一级衍射光作为所述AOM2的入射光，且该入射光以布拉格角入射所述AOM2。
在本发明一实施例中，从所述AOM2出射的负一级衍射光作为信号光。
在本发明一实施例中，所述AOM2可沿着超声传输的方向移动；当AOM2移动到预定位置时，光波在AOM1和AOM2中的调制相位差(2k+1)π，此时，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不会被超声调制。
在本发明一实施例中，激光以布拉格角入射所述AOM1时，进入AOM1的激光的相位必然被超声调制，那么从AOM1出射的一级衍射光的相移可写为：
其中，k是光波在AOM1中的波矢，l是超声束沿着Z轴的尺寸，F()是Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的函数，Δn是超声引起的折射变化幅值，ωμ和v分别是超声的角频率和速度；
由于Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的值小小于1，方程(1)可以通过幂级数展开为
其中，cp和bm是参数，p和m是整数；
从AOM1出射的正一级衍射光也以布拉格角入射AOM2，最后从AOM2出射的负一级衍射光作为信号光；同理，这负一级衍射光在AOM2中的相移可写为：
调节AOM2在Y轴方向上位置，直到：
其中，q为整数，λμ是超声在声光晶体中的波长；
此时，从AOM2出射的负一级衍射光在AOM1和AOM2中的总相移
从方程(5)可知，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不再被超声调制。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明装置使得从此装置出射的衍射光的相位不再被超声调制，且该装置可以在不调制入射光相位的情况下同样对入射光的频率、传输方向、振幅等进行调制。
附图说明
图1为本发明装置结构原理示意图。
图2为本发明装置的一具体应用实例装置原理示意图。
图3为本发明一实例的波形图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，由一对相同的声光调制器AOM1和AOM2、以及超声换能器的驱动器构成，所述AOM1/AOM2由一个声光晶体和一个超声换能器组成；AOM1和AOM2之间以光路方式相连；AOM1和AOM2与超声换能器的驱动器之间以导线方式相连；超声换能器的驱动器产生激发AOM1和AOM2的正弦电信号，该正弦电信号同步、同振幅、同频率；AOM1和AOM2相互平行，其中一个可沿着超声传输的方向移动。
激光以布拉格角入射所述AOM1；从所述AOM1出射的正一级衍射光作为所述AOM2的入射光，且该入射光以布拉格角入射所述AOM2；从所述AOM2出射的负一级衍射光作为信号光；所述AOM2可沿着超声传输的方向移动；当AOM2移动到预定位置时，光波在AOM1和AOM2中的调制相位差(2k+1)π，此时，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不会被超声调制。
本发明具体实现原理如下：激光以布拉格角入射所述AOM1时，进入AOM1的激光的相位必然被超声调制，那么从AOM1出射的一级衍射光的相移可写为：
其中，k是光波在AOM1中的波矢，l是超声束沿着Z轴的尺寸，F()是Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的函数，Δn是超声引起的折射变化幅值，ωμ和v分别是超声的角频率和速度；
由于Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的值小小于1，方程(1)可以通过幂级数展开为
其中，cp和bm是参数，p和m是整数；
从AOM1出射的正一级衍射光也以布拉格角入射AOM2，最后从AOM2出射的负一级衍射光作为信号光；同理，这负一级衍射光在AOM2中的相移可写为：
调节AOM2在Y轴方向上位置，直到：
其中，q为整数，λμ是超声在声光晶体中的波长；
此时，从AOM2出射的负一级衍射光在AOM1和AOM2中的总相移
从方程(5)可知，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不再被超声调制。
如图2所示，图中L为激光，D为超声换能器的驱动器，AOM1和AOM2为声光调制器，P为光电倍增管、A为前置放大器、O为示波器；在调节AOM2在Y轴方向上位置时，首先利用光电倍增管收集从AOM2出射的负一级衍射光，然后收集的光信号被前置放大器放大后由示波器读取。激发超声换能器的电信号也被示波器读取并被作为参考信号。改变AOM2在Y轴方向上的位置，然后沿着超声传播的方向移动光电倍增管且同时观察示波器显示的光信号波形是否发生移动。如果不发生移动，说明从AOM2出射的负一级衍射光的相位没有被调制。
如图3所示，图中：1为激发超声换能器的电信号波形，2为从光电倍增管输出的电信号波形；当AOM2在Y轴方向上某些位置时，沿着超声传播的方向移动光电倍增管，示波器显示的光信号波形不发生移动；除了这些位置，示波器显示的光信号波形都发生移动。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：由一对相同的声光调制器AOM1和AOM2、以及超声换能器的驱动器构成，所述AOM1/AOM2由一个声光晶体和一个超声换能器组成；AOM1和AOM2之间以光路方式相连；AOM1和AOM2与超声换能器的驱动器之间以导线方式相连；超声换能器的驱动器产生激发AOM1和AOM2的正弦电信号，该正弦电信号同步、同振幅、同频率；AOM1和AOM2相互平行，其中一个可沿着超声传输的方向移动。
2.根据权利要求1所述的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：激光以布拉格角入射所述AOM1。
3.根据权利要求1所述的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：从所述AOM1出射的正一级衍射光作为所述AOM2的入射光，且该入射光以布拉格角入射所述AOM2。
4.根据权利要求1所述的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：从所述AOM2出射的负一级衍射光作为信号光。
5.根据权利要求1所述的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：所述AOM2可沿着超声传输的方向移动；当AOM2移动到预定位置时，光波在AOM1和AOM2中的调制相位差(2k+1)π，此时，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不会被超声调制。
6.根据权利要求1所述的一种衍射光相位不会被超声调制的声光装置，其特征在于：激光以布拉格角入射所述AOM1时，进入AOM1的激光的相位必然被超声调制，那么从AOM1出射的一级衍射光的相移可写为：
其中，k是光波在AOM1中的波矢，l是超声束沿着Z轴的尺寸，F()是Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的函数，Δn是超声引起的折射变化幅值，ωμ和v分别是超声的角频率和速度；
由于Δnsin[ωμ(t+y1/v)]的值小小于1，方程(1)可以通过幂级数展开为
其中，cp和bm是参数，p和m是整数；
从AOM1出射的正一级衍射光也以布拉格角入射AOM2，最后从AOM2出射的负一级衍射光作为信号光；同理，这负一级衍射光在AOM2中的相移可写为：
调节AOM2在Y轴方向上位置，直到：
<mrow> <msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msub> <mo>+</mo> <mfrac> <mrow> <mn>2</mn> <mi>q</mi> <mo>+</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> <msub> <mi>&amp;lambda;</mi> <mi>&amp;mu;</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，q为整数，λμ是超声在声光晶体中的波长；
此时，从AOM2出射的负一级衍射光在AOM1和AOM2中的总相移
从方程(5)可知，从AOM2出射的负一级衍射光的相位不再被超声调制。
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