69、声光扫描器与调制器：原理、设计与应用

声光扫描器与调制器：原理、设计与应用

1. 声光扫描与调制基础

在声光扫描与调制领域，有几个关键的概念和参数需要理解。当以效率 - 带宽积作为重要标准时，括号内的量可视为材料的品质因数，相关公式如下：
- 某一品质因数公式：(11.65)

实现大相互作用带宽的方法有多种，其中一种是通过换能器设计，使声束定向转向，以跟踪随频率变化的布拉格角。此外，Dixon 引入了另一个与宽带声光设备相关的品质因数。由于功率需求随换能器高度 H 的减小而降低，因此尽可能减小 H 是有利的。若 H 无最小尺寸限制，它可以小至相互作用区域内的光束腰 hmin。调制带宽由声波穿过该光束腰的传播时间决定，相关公式如下：
- (t_{r}=\frac{h_{min}}{V_{a}})
- (\Delta f=\frac{V_{a}}{h_{min}})

将 H 的值代入方程 11.62 可得到相应关系，此时该情况下合适的品质因数为括号内的量，如公式 (11.66)、(11.67)、(11.68)、(11.69) 所示。需要注意的是，在方程 11.64 和 11.68 中，光波长以 (1/\lambda) 的形式出现，这意味着在优化带宽和效率的配置中，长波长操作在功率需求方面相对更困难。

2. 偏转器设计流程

布拉格盒的有用光学孔径通常被认为是在其工作带宽内最高和最低频率之间声衰减差异为 3 dB 的长度。特定应用可能会决定带宽或分辨率，即时间 - 带宽积。一般来说，优化的布拉格盒设计会使可分辨光斑的数量以及其他换能器结构参数最大化。

可分辨光斑的数量或时间 - 带宽积由三个关键因素决定：
1. 声衰减 (