阅读说明：本技术 一种宽频声光移频系统 (Broadband acousto-optic frequency shift system ) 是由 吴季 王城强 许智宏 李锟影 陈伟 张星 陈秋华 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种宽频声光移频系统。本发明描述的宽频声光移频系统,包括声光移频器①,反射镜②,棱镜③。能量守恒定律指出,能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到其他物体。声光互作用过程也符合这一定律,产生衍射以后,光的能量将发生改变,导致光的移频。当入射光以布拉格角入射时,产生的1级衍射光以相同的方向返回到声光介质中时,返回的光入射角仍然与布拉格角相等,即满足布拉格匹配,此时返回的入射光也将发生衍射,并且衍射级与初始入射光同向。因此,我们只需要通过控制初次衍射光是否需要再进入声光介质,在常规一次穿过频移量的基础上,就能进一步实现更大频移量的获取。(The invention discloses a broadband acousto-optic frequency shift system. The invention describes a broadband acousto-optic frequency shift system which comprises an acousto-optic frequency shifter, a reflector and a prism. The law of conservation of energy states that energy is neither generated nor lost by void, it is only converted from one form to another, or it is transferred from one object to another. The acousto-optic interaction process also conforms to the law, and after diffraction is generated, the energy of light is changed, so that the frequency shift of the light is caused. When the incident light is incident at the Bragg angle and the generated 1 st order diffracted light returns to the acousto-optic medium in the same direction, the returned light incident angle is still equal to the Bragg angle, namely Bragg matching is satisfied, the returned incident light will be diffracted at the moment, and the diffraction order is in the same direction as the initial incident light. Therefore, the acquisition of a larger frequency shift amount can be further realized on the basis of the conventional one-time passing frequency shift amount only by controlling whether the primary diffracted light needs to enter the acousto-optic medium again.)

一种宽频声光移频系统

技术领域

本发明涉及一种声光系统，特别设计一种宽频声光移频系统。

背景技术

声光互作用是指光波在介质中传播时, 被超声波场衍射或散射的现象。由于声波是一种弹性波,声波在介质中传播会产生弹性应力或应变这种现象称为弹光效应, 介质弹性形变将导致介质的折射率发生变化。当光波在介质中传播时, 就会发生衍射现象, 衍射光的强度, 频率和方向等将随着超声场的变化而变化。利用这一原理，人们开发了声光器件，但由于声光器件所产生的频移和偏转角都很小, 对于非相干光没有什么实用价值, 因而激光未问世以来，其未得到实际应用。激光的发现彻底改变了这种情况, 由于激光束具有单色性好、方向性好、亮度高以及整个激光束能量可全部聚焦在衍射限大小的光斑内等一系列特点, 通过声光器件可以对激光的频率、相位、振幅或强度进行调制, 快速完成电、声、光信息间的传递与转换, 可随机改变激光束的传播方向, 实现对光束的自动选频、分光和扫描等。根据这些特性，声光器件已得到越来越广泛的关注。

声光移频器是众多声光器件中的一类，主要作用是将激光工作频率在原有基础频率上进行移动，它具有移频精度高，稳定性好以及使用方便等特点，主要应用于外差检测、测速、光学陀螺等领域。通常，声光移频器的频移量并不能做到很大，在一些特殊应用中，若想要获得大的频移量，只能通过在系统中增加移频器数量来解决。这样不仅使得系统变得复杂，也使得成本大幅增加。本发明的目的便是解决这一问题，设计一款成本低廉且操作方面的宽带声光移频系统。

发明内容

本发明公开了一种宽频声光移频系统。

本发明描述的宽频声光移频系统，包括声光移频器①,反射镜②,棱镜③。

能量守恒定律指出，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其他物体，二能量的总量保持不变。声光互作用过程也符合这一定律，从而，我们可以得到入射光与衍射光频率之间的关系，即：

ω_i±ω_s=ω_d

其中ω_i为入射光频率，ω_s为介质中声波频率，ω_d为一级衍射光频率。我们知道，当入射光以布拉格角入射时，产生的1级衍射光以相同的方向返回到声光介质中时，返回的光入射角仍然与布拉格角相等，即满足布拉格匹配，此时返回的入射光也将发生衍射，并且衍射级与初始入射光通向。此时入射光与最终衍射光的频率关系为：

ω_i±2ω_s=ω^’ _d

ω^’ _d为最终衍射光的频率。因此，我们只需要通过控制初次衍射光是否需要再进入声光介质，在常规一次穿过频移量的基础上，就能进一步实现更大频移量的获取。本发明的优点在于：声光移频系统结构紧凑，调节方便，且只需要单个声光移频器，就能获得大频移量的调节。

附图说明

图1. 宽带声光移频系统一种工作演示图；

图2. 宽带声光移频系统另一种工作演示图。

具体实施方式

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的描述。

如图1，声光移频器①、光偏转镜②和棱镜③组成一个完整的宽频声光偏转系统。其中光偏转镜②和棱镜③设计为可调结构。当声光移频器①在驱动作用下开始工作，入射光以布拉格角入射，声光互作用影响下，经过器件后将产生衍射光。此时，调节光偏转镜②，使衍射光偏离棱镜③直接输出。图1中以正一级衍射光为例，设入射光频率为ω_i，声光移频器工作频率为ω₁~ω₂，则此工作状态下，光的频移量为ω₁~ω₂，最终可以得到的光频率为（ω_i+ω₁）~（ω_i+ω₂）。

图2为系统的另一工作演示图，当声光移频器①在驱动作用下开始工作，同样使得入射光以布拉格角入射，声光互作用影响下，经过器件后将产生衍射光。此时，调节光偏转镜②不影响衍射光进入棱镜③，同时调节棱镜③使得衍射光再次返回声光介质中，再次入射声光介质的光与衍射光保持平行。再次入射声光介质的光满足布拉格匹配，因此将再次发生衍射，且衍射级与前次衍射同向，与前述同样假设，则此时光的频移量为（2ω₁~2ω₂），最终可以得到的光频率为（ω_i+2ω₁）~（ω_i+2ω₂）。

因此，整个系统能实现的频移量为（ω₁~ω₂）+（2ω₁~2ω₂）。理论上，通过类似结构，可以进行多次衍射，系统的频移量将进一步加大，但与多个移频器串联使用相同，将带来更大的损耗。