以介質中的超聲頻率及聲光作用長度為(wei) 分類依據,聲光調製產(chan) 生的衍射現象可分為(wei) 拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射兩(liang) 種類型。
聲光調製器的兩(liang) 種衍射類型
以介質中的超聲頻率及聲光作用長度為(wei) 分類依據,聲光調製產(chan) 生的衍射現象可分為(wei) 拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射兩(liang) 種類型。
1,拉曼-奈斯衍射
當超聲頻率低,光波的入射方向垂直於(yu) 超聲場的傳(chuan) 播方向且聲光互作用的長度較短時,聲光介質相當於(yu) 平麵光柵,當有光波入射到介質內(nei) ,光的衍射規律遵循普通相位光柵的衍射定律,就會(hui) 產(chan) 生拉曼-奈斯衍射。由於(yu) 聲波長λs 比光波長λ大的多,當光波平行通過介質時,由於(yu) 不受聲波波麵的影響,所以介質折射率的變化隻影響光波的相位,即光波通過介質折射率大的部分時,光波波陣麵將延遲,通過介質折射率小的部分時,光波波陣麵將超前,由此導致光波波陣麵產(chan) 生了凹凸,由原來的平麵變為(wei) 一個(ge) 折皺曲麵,同時改變了光的傳(chuan) 播方向,如下圖所示。在介質另一側(ce) ,光波波陣麵上各子波源的相幹作用使光波被分列成一組離散型的衍射光,上述過程即拉曼-納斯衍射。
拉曼-奈斯衍射的結果是光波在遠場分為(wei) 若幹級衍射光,各級衍射光對應不同的衍射角和衍射強度,它們(men) 以 0 級光為(wei) 軸成對稱分布,且同級次衍射光的強度相等。
2,布拉格衍射
采用較高的聲波頻率,增大聲光互作用長度,並且使光束與(yu) 聲波波麵成一定角度入射,則光波通過介質時會(hui) 與(yu) 多個(ge) 聲波波麵發生作用,此時的聲光介質產(chan) 生的周期性結構不僅(jin) 僅(jin) 是相位光柵,而具有了體(ti) 相位光柵的性質。入射光既受相位擾動,又受振幅影響,並逐漸從(cong) 普通相位光柵的衍射向周期性立體(ti) 結構上的色散過渡。當光波的入射角滿足一定條件時,各級衍射光在介質內(nei) 相互幹涉,高級次衍射光互相抵消後隻存在 0 級和+1級(或-1 級)衍射光的現象,即為(wei) 布拉格衍射,如下圖所示。若參數選擇合理且超聲功率滿足條件,則可使布拉格衍射的衍射效率接近 100%,即入射光能量集中於(yu) +1 級(或-1級)衍射光,大大提高了能量利用率。
要實現布拉格衍射,光波的入射角必須滿足幹涉加強的條件,該條件即布拉格方程。若衍射光之間的光程差為(wei) 其波長的整倍數,即它們(men) 同相位,則滿足了相幹增強的條件,發生布拉格衍射。
上式稱為(wei) 布拉格方程。根據該方程,隻有當光束的入射角為(wei) 布拉格角時,各衍射光在聲波麵上才能達到同相位,發生相幹加強,實現布拉格衍射。
3,拉曼-奈斯衍射與(yu) 布拉格衍射的區分標準
從(cong) 外界條件分析,產(chan) 生拉曼-奈斯衍射的超聲波頻率小,聲光互作用長度短,光波入射方向與(yu) 聲波傳(chuan) 播方向垂直,在聲光介質的另一端,對稱分布著多級衍射光。而產(chan) 生布拉格衍射的超聲波頻率大,聲光互作用長度長,光波入射方向與(yu) 聲波傳(chuan) 播方向的夾角要求為(wei) 布
拉格角,在聲光介質的另一端,隻存在 0 級和+1 級(或-1 級)衍射光。
定量區分兩(liang) 種衍射類型,可以引入參數 Q
式中,λ為(wei) 光波波長,λs 為(wei) 聲波波長,θi為(wei) 光波入射角,L 為(wei) 聲光互作用長度。當 Q≤1時,此條件下聲光耦合波方程的解代表拉曼-奈斯衍射,當Q≥1時,此時聲光耦合波方程的解代表布拉格衍射。在實際研究中發現,對於(yu) 布拉格衍射,隻需滿足Q≥4π 即可。對於(yu) 拉曼-奈斯衍射,隻需滿足Q≤4π。由於(yu) Q 值與(yu) 聲光互作用長度有關(guan) ,為(wei) 了国产成人在线观看免费网站方便,引入新變量L0 ,稱之為(wei) 聲光互作用特征長度
當L≥2L0時,為(wei) 布拉格衍射,當L≤2L0 時,為(wei) 拉曼-奈斯衍射。
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