本文介绍声光调制
声光是研究声音如何改变这种介质对光的影响,如图所示。许多有用的光子器件利用声音控制光的能力;这些包括光调制器、开关、偏转器、滤波器、隔离器、频移器和频谱分析仪。
声音是一种动态应变,涉及分子振动,其形式为以介质的速度特性(声速)传播的波。例如,下图中描绘了气体中压缩和稀疏的谐波平面波。在介质被压缩的区域,气体的密度更高,折射率更大;介质稀薄的地方,其密度和折射率较小。在固体中,声音涉及分子围绕其平衡位置的振动;这改变了材料的光学极化率,从而改变了其折射率。
在实际计算声光效应时,往往把这一动态的折射率变化当作静态来处理,这是因为光波的频率远大于声波频率,光波的传播速度也远大于声波的速度,对光波来说,声波的变化是极其缓慢的。在光波通过媒介时,声波的变化几乎可以忽略。因此声光效应的计算可以简化成光波通过一个静态光栅的计算。
光波通过由声波产生的折射率光栅时会产生衍射,根据光栅的度、周期和入射光角度等,可以把衍射分为两种。一种是布拉格Bragg衍射,对应于较厚的光栅(厚度相对于光栅周期较大),光波倾斜人射,光波穿过光栅时至少会通过两个以上光栅周期。
另一种是对应于光栅厚度较小的衍射,称为拉曼-奈斯Raman-Nath衍射。
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