首页  技术文章  声光调制器的两种衍射类型

声光调制器的两种衍射类型

发布时间:2022-03-07 11:46:28 浏览量:6628 作者:Richard

摘要

以介质中的超声频率及声光作用长度为分类依据,声光调制产生的衍射现象可分为拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射两种类型。

正文


光调制的两种衍射类型

以介质中的超声频率及声光作用长度为分类依据,声光调制产生的衍射现象可分为拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射两种类型。

1,拉曼-奈斯衍射

当超声频率低,光波的入射方向垂直于超声场的传播方向且声光互作用的长度较短时,声光介质相当于平面光栅,当有光波入射到介质内,光的衍射规律遵循普通相位光栅的衍射定律,就会产生拉曼-奈斯衍射。由于声波长λs 比光波长λ大的多,当光波平行通过介质时,由于不受声波波面的影响,所以介质折射率的变化只影响光波的相位,即光波通过介质折射率大的部分时,光波波阵面将延迟,通过介质折射率小的部分时,光波波阵面将超前,由此导致光波波阵面产生了凹凸,由原来的平面变为一个折皱曲面,同时改变了光的传播方向,如下图所示。在介质另一侧,光波波阵面上各子波源的相干作用使光波被分列成一组离散型的衍射光,上述过程即拉曼-纳斯衍射。



拉曼-奈斯衍射的结果是光波在远场分为若干级衍射光,各级衍射光对应不同的衍射角和衍射强度,它们以 0 级光为轴成对称分布,且同级次衍射光的强度相等。



2,布拉格衍射

采用较高的声波频率,增大声光互作用长度,并且使光束与声波波面成一定角度入射,则光波通过介质时会与多个声波波面发生作用,此时的声光介质产生的周期性结构不仅仅是相位光栅,而具有了体相位光栅的性质。入射光既受相位扰动,又受振幅影响,并逐渐从普通相位光栅的衍射向周期性立体结构上的色散过渡。当光波的入射角满足一定条件时,各级衍射光在介质内相互干涉,高级次衍射光互相抵消后只存在 0 级和+1级(或-1 级)衍射光的现象,即为布拉格衍射,如下图所示。若参数选择合理且超声功率满足条件,则可使布拉格衍射的衍射效率接近 100%,即入射光能量集中于+1 级(或-1级)衍射光,大大提高了能量利用率。



要实现布拉格衍射,光波的入射角必须满足干涉加强的条件,该条件即布拉格方程。若衍射光之间的光程差为其波长的整倍数,即它们同相位,则满足了相干增强的条件,发生布拉格衍射。



上式称为布拉格方程。根据该方程,只有当光束的入射角为布拉格角时,各衍射光在声波面上才能达到同相位,发生相干加强,实现布拉格衍射。


3拉曼-奈斯衍射与布拉格衍射的区分标准

从外界条件分析,产生拉曼-奈斯衍射的超声波频率小,声光互作用长度短,光波入射方向与声波传播方向垂直,在声光介质的另一端,对称分布着多级衍射光。而产生布拉格衍射的超声波频率大,声光互作用长度长,光波入射方向与声波传播方向的夹角要求为布

拉格角,在声光介质的另一端,只存在 0 级和+1 级(或-1 级)衍射光。

定量区分两种衍射类型,可以引入参数 Q



式中,λ为光波波长,λs 为声波波长,θi为光波入射角,L 为声光互作用长度。当 Q≤1时,此条件下声光耦合波方程的解代表拉曼-奈斯衍射,当Q≥1时,此时声光耦合波方程的解代表布拉格衍射。在实际研究中发现,对于布拉格衍射,只需满足Q≥4π 即可。对于拉曼-奈斯衍射,只需满足Q≤4π。由于Q 值与声光互作用长度有关,为了应用方便,引入新变量L0 ,称之为声光互作用特征长度 


当L≥2L0时,为布拉格衍射,当L≤2L0 时,为拉曼-奈斯衍射。


您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息,或直接来电咨询4006-888-532,我们将竭诚为您服务。