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光波在声光晶体中的传播

发布时间:2016/1/21 19:25:16 访问次数:1096

    声波是一种弹性波(纵向应力波),在介质中传播时,它使介质产生相应的弹性变形,H7N1005DL从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动,引起介质的密度呈疏密相间的交替分布。因此,介质的折射率也随之发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分如一个光学的“相位光栅”。该光栅间距(光栅常数)等于声波波长凡。当光波通过此介质时,就会产生光的衍射,这种现象称为声光效应。其衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。

   声波在介质中传播分为衍波和驻波两种形式。图3.13所示为某一瞬间超声行波的情况。由于声速仅为光速的数十万分之一,所以对光波来说,运动的“声光栅”可以视为是静止的。设声波的角频率为q,波矢为ks,则沿x方向传播的声波方程为

   a(x,f)=彳sin(cost - ksx)    (3.27)

   式中,a为介质质点的瞬时位移,A为质点位移的振幅,可近似地认为:介质折射率的变化正比于介质质点沿x方向位移的变化率,即

   An(x,f)=An cos(cost - ksx)    (3.28)

   式中,A刀=-ks彳,则声波为行波时的介质折射率:

   n(x,f)=no+ An cos(cost - ksx)= no - n03 ps cos(cost - ksx)/2    (3.29)

   式中,s为超声波引起介质产生的应变,p为材料的弹光系数。

   超声驻波(见图3.14)形成的折射率变化为

   An(x,f)=2An sin costsin ksx    (3.30)

   超声驻波在一个周期内,介质两次出现疏密层,且在波节处密度保持不变,因而折射率每隔半个周期(Ts/2)就在波腹处变化一次,由极大(或极小)变为极小(或极大)。在两次变化的某一瞬间,介质各部分的折射率相同,相当于一个没有声场作用的均匀介质。若超声频率为,郡么光栅出现和消失的次数则为瓢,因而光波通过介质后所得到的调制光的调制频率将为声频率的两倍。

    声波是一种弹性波(纵向应力波),在介质中传播时,它使介质产生相应的弹性变形,H7N1005DL从而激起介质中各质点沿声波的传播方向振动,引起介质的密度呈疏密相间的交替分布。因此,介质的折射率也随之发生相应的周期性变化。超声场作用的这部分如一个光学的“相位光栅”。该光栅间距(光栅常数)等于声波波长凡。当光波通过此介质时,就会产生光的衍射,这种现象称为声光效应。其衍射光的强度、频率、方向等都随着超声场的变化而变化。

   声波在介质中传播分为衍波和驻波两种形式。图3.13所示为某一瞬间超声行波的情况。由于声速仅为光速的数十万分之一,所以对光波来说,运动的“声光栅”可以视为是静止的。设声波的角频率为q,波矢为ks,则沿x方向传播的声波方程为

   a(x,f)=彳sin(cost - ksx)    (3.27)

   式中,a为介质质点的瞬时位移,A为质点位移的振幅,可近似地认为:介质折射率的变化正比于介质质点沿x方向位移的变化率,即

   An(x,f)=An cos(cost - ksx)    (3.28)

   式中,A刀=-ks彳,则声波为行波时的介质折射率:

   n(x,f)=no+ An cos(cost - ksx)= no - n03 ps cos(cost - ksx)/2    (3.29)

   式中,s为超声波引起介质产生的应变,p为材料的弹光系数。

   超声驻波(见图3.14)形成的折射率变化为

   An(x,f)=2An sin costsin ksx    (3.30)

   超声驻波在一个周期内,介质两次出现疏密层,且在波节处密度保持不变,因而折射率每隔半个周期(Ts/2)就在波腹处变化一次,由极大(或极小)变为极小(或极大)。在两次变化的某一瞬间,介质各部分的折射率相同,相当于一个没有声场作用的均匀介质。若超声频率为,郡么光栅出现和消失的次数则为瓢,因而光波通过介质后所得到的调制光的调制频率将为声频率的两倍。

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1-21光波在声光晶体中的传播
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