《声光相互作用》PPT课件.ppt

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1、第十六讲 声光相互作用的基本理论,1,第十六讲 声光相互作用的基本理论,一、弹光效应；二、声光衍射；三、声光衍射的量子解释；四、声光相互作用耦合波方程；,弹光效应：声场作用形变附加电极化折射率改变,第十六讲 声光相互作用的基本理论,2,一、弹光效应,弹光系数张量,定义,弹光系数四阶张量,第十六讲 声光相互作用的基本理论,3,折射率椭球的形变,应变场作用下，折射率椭球为：,折射率椭球变为：,一、弹光效应,以熔融石英为例，假设只有 x 方向有伸缩应变：,弹光系数张量,第十六讲 声光相互作用的基本理论,4,变为单轴晶体，加应变的 x 方向为光轴方向,感应折射率为：,弹光效应：声场作用形变附加电极化折

2、射率改变,一、弹光效应,第十六讲 声光相互作用的基本理论,5,二、声光衍射,声波通过介质介质中产生随时间、空间周期变化的弹性波折射率周期变化相当于“相位光栅”发生光的衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,6,RamanNath衍射（仍以熔融石英为例）,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,7,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,8,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,9,讨论,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,10,Bragg 衍射 小、L 大，体光栅,折射率周期变化（周期）并沿 方向移动，可看作一系列移动的部分反射镜体光栅；,但没有考虑声波的

3、移动,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,11,判据，什么时候看作体光栅，什么时候看作面光栅？,当光偏离正入射且 时，上半部分和下半部分的光程差，由同一光疏层得到的光最弱；,当长度 后，相邻两光疏层输出的光不能相遇；,二、声光衍射,第十六讲 声光相互作用的基本理论,12,三、声光衍射的量子解释,第十六讲 声光相互作用的基本理论,13,与 方向可能不同，但大小相等，波矢图是等腰三角形,三、声光衍射的量子解释,第十六讲 声光相互作用的基本理论,14,四、声光相互作用耦合波方程,微扰极化矢量,第十六讲 声光相互作用的基本理论,15,介质中的光场,一般形式,四、声光相互作用耦合波方程,第十

4、六讲 声光相互作用的基本理论,16,介质中的总极化场,根据定义,复振幅,四、声光相互作用耦合波方程,第十六讲 声光相互作用的基本理论,17,第 m 级衍射光满足的方程,将 代入,四、声光相互作用耦合波方程,第十六讲 声光相互作用的基本理论,18,四、声光相互作用耦合波方程,第十六讲 声光相互作用的基本理论,19,原则上，只要有入射光，就可以通过耦合得到各级衍射光；,下面将证明，转换效率正比于，各级衍射光强度不同；,两类衍射又因介质特性不同或衍射过程中光的偏振态的不同分为正常衍射和反常衍射；,四、声光相互作用耦合波方程,第十六讲 声光相互作用的基本理论,20,正常声光衍射：各向同性介质，由于弹光效应引起的折射率变化很小，入射光和衍射光的折射率差可以不计；各向异性介质，但入射光和衍射光同偏振，即使是 e 光，由于衍射角很小，入射光和衍射光的折射率近似相同；正常声光衍射可有 Raman Nath 衍射和 Bragg 衍射两种。,反常声光衍射：各向异性介质中且入射光和衍射光偏振态不同，折射率及波矢均不同；失配较大，一般不能多级同时满足相位匹配，只有 Bragg 衍射。,四、声光相互作用耦合波方程,