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声光调制器的工作原理

2023.2.02

将信息加载于光频载波上的一种物理过程。调制信号是以电信号(调幅)形式作用于换能器上,再转化为以电信号形式变化的机械波场,当光波通过介质时,由于作用,使光载波受到调制而成为“携带”信息的强度调制波。

图2图2

无论是拉曼-纳斯衍射,还是布拉格衍射,其衍射效率均与附加相位延迟因子

 有关,而其中折射率差Δn正比于弹性应变S幅值,而S正比于功率Ps,故当机械波场受到信号的调制使机械波强度随之变化时,衍射光强也将随之做相应的变化。布拉格调制特性曲线与电光强度调制相似,如图2所示。可以看出:衍射效率ηs与功率Ps是非线性调制曲线形式,为了使调制波不发生畸变,则需要加偏置,使其工作在线性较好的区域。

图3图3

对于拉曼-纳斯型衍射,工作机械波波长高于30μm,图3中(a)出了这种调制器的工作原理,其各级衍射光强为

 的倍数。若取某一级衍射光作为输出,可利用光阑将其他各级的衍射光遮挡,则从光阑孔出射的光束就是一个随

 变化的调制光。由于拉曼-纳斯型衍射效率低,光能利用率也低,当工作波长较短时,剩余的作用区长度L太小,要求的功率很高,因此拉曼-纳斯型调制器只限于在长波工作,只具有有限的带宽。

对于布拉格型衍射,其衍射效率给出。布拉格型调制器工作原理如图3中(b)所示。在功率Ps(或强度Is)较小的情况下,衍射效率ηs随强度Is单调地增加(呈线性关系),则

式中,cosθb因子是考虑了布拉格角对作用的影响。因此,若对强度加以调制,衍射光强也就受到了调制。布拉格衍射必须使光束以布拉格角θb入射,同时在相对于机械波阵面对称方向接收衍射光束时,才能得到满意的结果。布拉格衍射由于效率高,且调制带宽较宽,故多被采用。


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