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1、声光调制器及其典型应用,姓名： 学号：,声光调制器,声光调制器测声速,声光调制器在激光雷达测距中用于非线性校正,1.原理简介,声光效应： 超声波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变 折射率n也呈现周期性变化，介质形成一个光栅 光通过这一受到超声波扰动的介质时就会发生衍射 常把控制激光束强度变化的声光器件称作声光调制器AOM，利用声光效应亦可以制成光束偏转器件。,1.原理简介,声光调制器： 电-声-光 两种衍射。由于拉曼-奈斯型衍射效率较低，通常采用布拉格型衍射,1.原理简介,布拉格衍射角为： 一级光衍射效率1 其中,布拉格衍射示意图,1.原理简介,分类： 自由空间、光纤耦合 参数
2、指标： 消光比（大于1000:1） 衍射效率（最大90%，个别95%） 调制带宽（几M到数百MHz）,超高衍射效率型自 由空间声光调制器,2.测声速,声波形成驻波的条件 ，根据 有 当 d 为确定值时, 可以在声光介质中形成不同频率的驻波振动, fs 大小和 m 值有关.当激光束以垂直声场方向入射时, 将产生喇曼 - 纳斯型衍射。 在声光器件中换能器的频率响应带宽f范围内, 调节频率 fs 大小, 能找到多个与衍射最强相对应的 fs 值, 而在两个衍射最强点之间有暗区间的过渡。因此, 可通过对衍射光点亮暗变化的辨别, 来判断 m 值的变化。,声光调制器测声速示意图,2.测声速,， 则 ， d确
3、定后， 为常数， 由频率计计算。精度与d和 的精度以及介质的衍射效率均有关。相对误差在0.1%到2%之间。与声速大小有关，声速越大，相对误差越大 缺点：只能测透明介质中的声速 成品：超声光栅声速仪,声光调制器测声速示意图,超声光栅测速仪实物图,产品成熟，廉价，但不适合高精度测量,3.激光雷达非线性校正,系统采用闭环负反馈控制激光器来实现非线性校正。激光器的光束分成两路，一路用于目标测量，另一路用于非线性校正。而测量路继续分成两路，其中一路直接探测目标，与另一路有一相对固定的光程差，二者干涉叠加后被光电探测器接受，使之产生一个电压信号 。,激光雷达非线性校正原理图,3.激光雷达非线性校正,非线性
4、校正部分采用一个延时自差光纤干涉仪，简而言之，就是在干涉仪的一路中放置一个声光调制器，以消除干涉信号中的直流干扰。干涉信号是一个拍频，其角频率 ，式中， 为调频斜率， 为光学延迟线带来的延时。数字鉴相器将 与理想的参考角频率比较，产生误差信号error，error经放大后反馈到激光器的调制电流和压电陶瓷，用以校正调频斜率 。,理想调频曲线r时间内产生的频偏,理想r和实际的bint比较,3.激光雷达非线性校正,经证实，这个系统对5THz以上，扫描频率为5MHz/s的激光信号，校正后的残余非线性小于1MHz。 在数米的测量范围内精度为小于100m。 注意到 的大小与校正的精度和闭环反馈控制的效率有关， 太大校正精度会降低，过小则影响控制的执行效率。 的精度直接影响测量精度,理想调频曲线r时间内产生的频偏,激光雷达非线性校正原理图,谢 谢！,