24、光调制与扫描技术解析

光调制与扫描技术解析

1 光调制技术

1.1 电光调制器

电光调制器的透射率与施加在晶体上的电压有关，曲线呈非线性。为获得近似线性响应，系统需偏置在四分之一波电压 (V_{A/4}) 处，可通过电学或光学方法实现，光学方法是利用线性偏振器和四分之一波片使入射光为圆偏振光。

电光调制器的频率响应比机械调制器大得多，但其受电路的 RC 时间常数限制，电容主要源于电光材料夹在电极间形成的电容器。其对比度受正交偏振器的消光系数限制，且提供双折射所需的高电压以及相对较小的对比度构成了主要缺点。在光学设计中使用时，需确保材料的传输特性、光学质量和介质的限制孔径不与系统的其他要求冲突。

1.2 声光调制器

1.2.1 原理基础

理解声光调制需回顾衍射光栅知识。在正入射情况下，光根据光栅方程 (m\lambda = d\sin\theta_m)（(m) 为整数）发生衍射；非正入射时，方程变为 (m\lambda = d(\sin\theta_m - \sin\theta_i))。若光栅为三维结构，会产生布拉格衍射，满足 (\lambda = 2d\sin\theta)。

任何介质折射率的周期性空间变化都可作为光栅。例如，通过介质发送单频声波，产生的正弦折射率变化可作为光栅。当声波的横向范围远大于声波波长时，介质中的声波作为布拉格光栅，光通过时发生布拉格衍射。

1.2.2 实例分析

以频率为 40MHz 的超声波在声速为 6km/s 的熔融石英块中传播为例，声波波长 (\lambda=\frac{v_s}{f}=\frac{6\times10^3m/s}{4\ti