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1、成绩信息与通信工程学院实验报告（操作性实验）课程名称:物理光学实验题目:声光调制实验指导教师：班级：学号：学生姓名：一、实验目得与任务1、观察声光调制得偏转现象2、测试声光调制得幅度特性3、显示声光调制偏转曲线4、观察声光调制随频率偏转现象5、测试声光调制频率偏转特性6、测量声光调制器得衍射效率7、测量超声波得波速8、声光调制与光通讯实验演示二、实验仪器及器件声光调制实验仪图1声光调制实验仪装置三、实验内容及原理声光调制原理：当声波在某些介质中传播时，会随时间与空间得周期性得弹性应变,造成介质密度（或光 折射率）得周期变化、介质随超声应变与折射率变化得这一特性，可使光在介质中传播时发生 衍射,
2、从而产生声光效应：存在于超声波中得此类介质可视为一种山声波形成得位相光栅（称 为声光栅），其光栅得栅距（光栅常数）即为声波波长。当一束平行光束通过声光介质时，光波就 会被该声光栅所衍射而改变光得传播方向，并使光强在空间作重新分布。声光器件由声光介质与换能器两部分组成。前者常用得有钮酸铅（PM）.氧化确等，后者 为曲射频压电换能器组成得超声波发生器、如图1所示为声光调制原理图。声波吸收器图2声光调制得原理理论分析指出，当入射角（入射光与超声波面间得夹角）满足以下条件时,衍射光最强。（1）式中W为衍射光得级数，、&分别为入射光得波长与波数，与K分别为超声波得波长与波 数声光衍射主要分为布拉格（Br
3、agg）衍射与喇曼一奈斯（Raman-Nath）衍射两种类型、前 者通常声频较高，声光作用程较长;后者则反之。山于布拉格衍射效率较高，故一般声光器件主 要工作在仅出现一级光（N二1 ）得布拉格区。满足布拉格衍射得条件就是：（2）（式中尸与分别为超声波得频率与速度，为光波得波长）当满足入射角较小，且 得布拉格衍射条件下，由（1 ）式可知，此时，并有最强得正一级 （或负一级）得衍射光呈现。入射（掠射）角与衍射角之与称为偏转角（参见图1）,由（2 ）式：山此可见，当声波频率尸改变时，衍射光得方向亦将随之线性地改变。同时山此也可求得超声波在介质中得传播速度为：（4）四、实验步骤1、观察声光调制得偏转现
4、象（1）调节激光束得亮度，使在像屏中心有明晰得光点呈现，此即为声光调制得0 级光斑。（2）打开载波选择开关，拨至“ 8 OMH z ”得档级，调节“载波幅度旋钮，此时 80MHz得超声波即对声光介质进行调制。（3）微调载物平台上声光调制器得转向，以改变声光调制器得光点入射角，即可 出现因声光调制而偏转得衍射光斑、当一级衍射光最强时，声光调制器即运 转在布拉格条件下得偏转状态。2、测试声光调制得幅度特性（1）取去像屏，使激光束得0级光仍落在光敬接收孔得中心位置上。（2）微调接收器滑座得测微机构，使接收孔横向移动到一级光得位置（监视“接收光强指示”表使其达最大值）。（3）调节“载波幅度旋钮，分别读
5、出载波电压与接收光强得大小，画出光强调制电 压得关系式（VUjo3、显示声光调制偏转曲线将接收器滑座横向细调到线阵CCD矩形接收孔得中间位置上，适当调整示波器使其正确 呈现出0级光与次级光得声光调制偏转曲线、4、观察声光调制随频率偏转现象（1）按测试“声光调制幅度特性得步序，先将“载波选择”置于“关”得位置，记下接 收器滑座横向测微计在0级时得读数、（2）将“载波选择”开关置于I或I【得位置，可以观察到1级光（或多级光）得平移变化 现象。5、测试声光调制频率偏转特性（1）调节“载波频率”旋钮，微调接收器横向测微计，使其始终跟踪一级光得位置。 分别记下载波频率指示与测微计读数（即平移距离d）、待
6、测得1级光与0级光点间得距离d与声光调制器到接收孔之间得距离L（山导轨面上标尺读出）后，山于Ld,即可求出声光调制得偏转角:（2）画出偏转角一一调制频率得关系曲线3dF）。（3）测得各调制频率F值所对应得衍射光强J画出衍射光强调制频率得关系曲线 （匚F）,该曲线中得几峰值I吐,应与中心频率相对应，而其与下降3dB所对应 得频率差即为声光调制器得带宽、6、测量声光调制器得衍射效率衍射效率n定义为：乃一 5即最大衍射光强I血与o级光强I。之比，分别测得最强衍射光与0级光得光强值，其 比值即为衍射效率。7、测量超声波得波速将超声波频率尸、偏转角与激光波长各值代入（4）式,即可计算出超声波在介质中得传
7、播 速度。8、声光调制与光通讯实验演示将音频信号（来自广播收音机、录音机、CD机等音源）输入到本机得“外调输入”插座, 将扬声器插入主控单元后面板得“解调监听”插座,打开载波选择开关至SOMI-Iz档位，适 当调节载波幅度与解调幅度即可使扬声器播放出音响节U。五、实验测试数据表格记录图3布拉格衍射光斑fIa|线阵i点图4拉曼衍射光斑表1 声光调制数据载波电压u/v0。1 30 o 1 90.2 50 o 310、410、5 00、650、870 .92调制光强I/V0 o 670.98lc 3 4lo 642.322C 453324o 055、00六、实验数据分析及处理一级光与-级光点间得距离d =2.0mm声光调制器到接受孔之间得距离L=46o 5cm 声光调制器得偏转角=0、4dmax衍射效率一 lo =5、0/6.02=0、83超声波得波速二5 5 00文侍(D搖人(!)工虫面 酹匚(W)83(H)oc冋二而豆y丁翦 n)r 0图5 声光调制特性曲线七、结论与感悟(或讨论)声光调制就是利用声光效应将信息加载于光频载波上得一种物理过程。由于声光作用，使光波通过声光 介质时，光载波受到调制而成为携带”信息得强度调制波。改变调制偏转角，可以瞧到布拉格衍射与拉曼衍射 两种光斑得特点。通过本次实验，掌握了声光调制得方法并加深了对理论知识得理解、