阅读说明：本技术 一种两维大偏转角声光偏转系统 (Two-dimensional large deflection angle acousto-optic deflection 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：本发明公开了一种两维大偏转角声光偏转系统。本发明描述的宽频声光移频系统,包括声光偏转器(1)(2)。声光偏转器(1)(2)都在相互垂直的两个面上,都设计有换能器。其中换能器a1与换能器b2工作频率不重叠且存在连续衔接,即低频率换能器使用的最高频率为高频换能器工作的最低频率。换能器b1与换能器a2存在同样的关系。(The invention discloses a two-dimensional large deflection angle acousto-optic deflection system. The invention describes a broadband acousto-optic frequency shift system, which comprises an acousto-optic deflector (1) (2). The acousto-optic deflectors (1) and (2) are arranged on two surfaces which are perpendicular to each other, and are provided with transducers. Where transducer a1 does not overlap with transducer b2 operating frequencies and there is continuous splicing, i.e., the highest frequency used by the low frequency transducer is the lowest frequency at which the high frequency transducer operates. Transducer b1 has the same relationship as transducer a 2.)

一种两维大偏转角声光偏转系统

技术领域

本发明涉及一种声光系统，特别设计一种两维大偏转角的声光偏转系统。

背景技术

声光效应是指光通过某一收到超声波扰动的介质时，发生衍射的现象，这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。

声光偏转器是基于声光效应原理制作的一类器件，其通过声光衍射实现对光束偏转方向的控制。相较于其他偏转器件，声光偏转器在实现光束偏转过程中不引入机械运动，可实现快速扫描偏转和随机偏转，具有偏转精度高、速度快以及稳定性好等特点。但同时，声光偏转器相较于其他偏转器（如振镜）有一个较大缺点——偏转角度较小。声光偏转器的偏转角度一般为3~5 mrad，而振镜可达700 mrad。虽然在一些精细加工及扫描成像领域，声光偏转器因为其优异的性能得到应用，但如何实现更大带宽和偏转角度仍是目前许多科学家研究的重点。

本发明专利旨在设计一款两维声光偏转系统，使其具有较于常规声光偏转器更大的偏转角，从而能够实现声光偏转系统在一些领域更多的应用。

发明内容

本发明公开了一种两维大偏转角声光偏转系统。

本发明描述的宽频声光移频系统，包括声光偏转器（1）（2）。声光偏转器（1）（2）都在相互垂直的两个面上，都设计有换能器。其中换能器a1与换能器b2工作频率不重叠且存在连续衔接，即低频率换能器使用的最高频率为高频换能器工作的最低频率。换能器b1与换能器a2存在同样的关系。

由于声光偏转器工作满足布拉格方程：

其中θ为布拉格角，λ为声波的波长，Λ为声光介质的特征长度。因此，可以得到偏转角a的计算公式为：

其中，v为声波速度，f为声波频率，便可进一步得到：

从上式中可以看出，当f变化时，偏转角a也会发生变化。声光偏转器便是通过改变f从而改变光束的偏转角度，得到偏转角度变化量δa计算公式如下：

在本发明应用时，通过两组换能器的带宽叠加，将获得更大的Δf，从而获得大的偏转角度变化量。

本发明的优点在于：两维声光偏转系统结构紧凑，调节方便，且能够获得大的偏转角度。

附图说明

图1. 大偏转角两维声光偏转系统结构图。

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，声光偏转器（1）（2）组成一个完整的大偏转角两维声光偏转系统。其中a1、b1为声光偏转器（1）两个垂直方向上的换能器，a2、b2为声光偏转器（2）两个垂直方向上的换能器。换能器a1、b2在相同平面内发生衍射，换能器b1、a2也在相同面上发生衍射。且换能器a1、b2工作频率不重叠且存在连续衔接，即低频率换能器使用的最高频率为高频换能器使用的最低频率。换能器b1、a2存在相同的关系。假设换能器a1的工作频率为ω_1~ω₂，换能器b2的ω_2~ω₃，ω₁＜ω₂＜ω₃，假设换能器b1的工作频率为ω_6~ω₇，换能器a2的ω_5~ω₆，ω₅＜ω₆＜ω₇。

系统使用过程中，需通过选取合适的入射角度使得系统得到最优的偏转效果。当两维声光偏转系统工作在小偏转角状态时，通过驱动换能器a1、a2，使得经过声光偏转系统的光束在两维方向上实现偏转，换能器b1、b2不进行工作。当两维声光偏转系统工作在大偏转角状态时，停止换能器a1、a2工作，同时通过驱动换能器b1、b2，实现在激光光束在更大偏转角范围内两维方向上的偏转。通过换能器a1、a2与b1、b2之间工作的切换，我们能够实现的偏转角度由原本的两维方向上分别为和

变为和，达到了增大系统偏转角度的目的。