67、声光扫描器与调制器原理及特性解析

声光扫描器与调制器原理及特性解析

1. 声光相互作用下光波相位变化

当存在声波时，延迟介质的折射率会发生变化。若延迟介质的折射率变为 (n + \Delta n)，且延迟线长度为 (L)，那么光波的相位变化量 (\Delta\phi) 可由公式 (\Delta\phi = 2\pi\frac{L}{\lambda}\Delta n) 计算得出。例如，假设 (L = 2.5) cm（1 英寸），(\lambda = 0.5) (\mu m)，(\Delta n) 达到峰值 (10^{-5})，则可得到相位变化为 (\pi) rad，这个变化量相当大。这是因为 (L/\lambda)（即光学波长的数量）达到了 50,000，所以即使很小的 (\Delta n) 也能产生较大的 (\Delta\phi)。

2. 相位调制光场分析

如果入射到延迟线的电场表示为某一形式，那么相位调制后的出射光场也会相应改变。从射频（RF）工程可知，频率为 (\omega) 的相位调制载波的频谱由间隔为调制频率 (\Omega) 倍数的分量组成。如图 11.2 所示，载波频率周围有多个边带，第 (n) 个边带的频率为 (\omega + n\Omega)（(n) 可正可负），每个边带的振幅与边带序号对应的贝塞尔函数成正比，其自变量为调制指数 (\Delta\phi)。需要注意的是，奇数负阶边带与其他边带相位相差 180°。从延迟线出射的光由多个光波组成，其频率相对于入射光频率 (\omega) 发生了 (n\Omega) 的偏移，相对振幅由折射率的峰值变化决定。

3. 声波对光的衍射作用

• 波前倾斜原理 ：由于