激光相干探測中聲光器件特性的研究.pdf

1、本文對激光相干探測中聲光器件的衍射效率及其對外差效率的影響進(jìn)行了理論和實驗研究。在光外差探測中利用聲光調(diào)制器產(chǎn)生頻移時，衍射光斑存在裂化，即衍射光束存在質(zhì)量下降現(xiàn)象。利用逐點掃描法對聲光器件的衍射效率進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)超聲場在聲光介質(zhì)中分布不均勻，同時指出衍射光斑不均勻是由聲場分布不均勻造成的。對此，通過對聲場分布進(jìn)行仿真和建立非均勻光柵襯度模型兩種方法，描述了衍射不均勻現(xiàn)象。經(jīng)實驗表明，用光闌法限制光束尺寸可有效改善非均勻聲場對衍射光束質(zhì)

2、量的影響。基于對聲光器件聲場特性進(jìn)行的研究，建立了換能器簡化聲場分布模型，分析了在非均勻聲場中影響衍射效率的因素，提出了聲光器件最佳衍射效率區(qū)域。為進(jìn)一步提高聲光器件的工作效率，本文對聲光器件的非互易效應(yīng)進(jìn)行了研究，實驗表明利用該效應(yīng)可有效提高聲光器件的衍射效率。主要研究工作包括：
　　1、由參量互作用觀點出發(fā)推導(dǎo)聲光耦合波方程的一般形式，利用動量匹配和動量失配分析了介質(zhì)中的聲光互作用規(guī)律。通過聲光衍射實驗發(fā)現(xiàn)了衍射光束質(zhì)量下降的

3、現(xiàn)象，研究了導(dǎo)致衍射光束質(zhì)量下降的主要原因。針對在聲光晶體不同位置的衍射效率分布提出逐點測試方案，進(jìn)行實驗測量，并對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和分析，得出衍射光束質(zhì)量變差、效率下降是由空間聲場的不均勻分布造成的。
　　2、首先，通過有限元分析結(jié)合有限差分法，對聲場分布進(jìn)行了仿真。通過對這種非均勻聲場的理論分析，驗證了衍射光斑不均勻是由聲場不均勻造成的，分析了在非均勻聲場中影響衍射效率的因素。其次，根據(jù)體光柵襯度對衍射光效率的影響，建立非均

4、勻光柵襯度模型。通過仿真再次驗證了衍射光束質(zhì)量下降由聲場不均勻造成。最后，在不改變聲光設(shè)備的情況下，用限制光束直徑的方法，改善非均勻聲場對衍射光束質(zhì)量帶來的影響。光外差實驗中，通過光闌限制光束尺寸，消除了之前衍射光斑中心存在的暗紋，改善了光斑中心不呈現(xiàn)光強(qiáng)極大值和光強(qiáng)分布不均勻的現(xiàn)象，克服了之前衍射光束旁瓣多、噪聲大的缺點。實驗證明利用光闌法可以有效地改善非均勻聲場對衍射光束質(zhì)量的影響，達(dá)到提高激光外差效率的目的。
　　3、基于對