应用声光耦合理论对声光效应的研究

应用声光耦合理论，研究了布拉格衍射时的声光相互作用规律及声光的偏转、调制．通过实验测量，绘制了声光偏转和调制曲线，并结合理论对实验结果作了分析讨论．结果表明，应用声光耦合理论所得声光偏转和调制规律与实际情况基本吻合，但由于实际应用的条件限制，因此最大声光衍射效率不可能达到100％．     

声光器件和声光互作用现象

当介质内有超声波传播时,介质随声场而成疏密分布,这种应变将使介质的折射率发生变化而形成“超声光栅”。超声的发生有多种方法,由于声光效应的超声场是受电信号的控制,因而其超声的发生是利用逆压效应方法。声光相互作用按衍射光的特点可分为两类:喇曼-奈斯衍射(有几级较强的衍射光,即多束衍射光)和布喇格衍射(只有+1或-1级的衍射,即只有一束衍射光)。本实验是喇曼-奈斯衍射。声光互作用介质是重火石玻璃,其底面有反射层。当高频信号(使换能器共振的频率)输入时,声光材料内将形成驻波场,对垂直通过它的光线产生衍射。驻波为零,对应的衍射光亦为零;驻波振幅最大,对应的衍射光也最强。把一级衍射光经光电倍增管放大后用示波器观察,看到其频率是激发驻波场电信号频率14.367兆赫的两倍。使用两个声光器件Q_1和Q_2,只让Q_1的一级衍射光通过Q_2,     

考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法

材料的表面质量会显著影响超声衰减系数的准确测量。根据表面粗糙度对垂直入射的超声波束传播的影响，提出了考虑表面粗糙度的接触式超声衰减系数校正方法。首先基于未耦合时粗糙界面反射系数校正理论和光滑界面耦合时的反射系数计算公式，推导出耦合时粗糙界面的反射系数表达式。在此基础上结合衰减系数计算公式提出了包含粗糙度信息的接触式超声衰减系数校正方法。最后，制备了不同表面粗糙度的45钢和304不锈钢柱体试件，搭建了衰减系数超声测量平台，通过实验分析了表面粗糙度对信号时域和频域的影响，验证了提出的校正方法的有效性和实用性。实验结果表明，提出的衰减模型能有效补偿粗糙度引起的超声背散射信号衰减，透射法相对测量误差在6%以内。     

声光调制正反馈环路的实验研究

通过研究声光调制器的原理及性能,设计了两种声光调制器的正反馈光学环路。一种环路可以提高声光调制器衍射效率,另一种环路可以实现光学频率梳。     

声光光纤模式耦合的分析

光纤声光器件是基于光纤中的超声光栅引起的两个光波同向模式间的耦合,此文比较了声切变波和疏密波激发的光纤超声光栅对双模光纤中对称模LP01,非对称模LP11间模式耦合的影响,得到一个重要结论：除了光纤超声光栅的周期必须满足这两个耦合模式间的相位匹配条件小,该光纤超声光栅还必须要破坏这两个模式间径向电场的正交性,这一结论为光纤声光器件控制光纤超声光栅产生有效的模式耦合提供了理论依据。     

飞秒激光声光扫描

飞秒激光的声光扫描具有快速、高精度和高重复性的优点，在显微成像、微细加工和光存储等领域具有广泛的应用前景，但受到严重色散效应的制约．该文综述了飞秒激光声光扫描研究的最新进展，给出了飞秒激光经声光扫描后的时空间色散与时间色散效应基本描述，介绍了飞秒高斯脉冲经声光扫描后脉冲宽度演化的理论进展，分析了各种用于飞秒激光声光扫描的色散补偿技术的特点，最后介绍了目前面临的挑战．     

散射介质中声光作用机制的理论研究

通过数学运算和近似处理,得到了动态散斑强度涨落的空-时相关函数的解析表达式,从理论上揭示了散斑受超声调制的过程,对散射介质中的声光调制机制做出了新的诠释.     

声光器件及其在大学物理实验中的应用

该文首先阐述了声光效应的概念；然后较详细地介绍了声光调制器、声光偏转器和可调谐声光滤光器三种声光器件；最后通过声光法测声速、声光偏转和声光可调谐滤光器测原子光谱三个实验，探讨了声光器件在大学物理实验中的应用。     

考虑旋光的反常声光互作用衍射光波长的研究

声光可调谐滤波器(acousto-optic tunable filter,AOTF)作为一种同时具有成像、光谱测量和偏振测量功能的新型光电传感器,近些年得到国内外广泛的关注。针对目前声光滤波器设计中忽略二氧化碲旋光性导致声光滤波器性能和光谱测量精度下降问题,理论分析了考虑旋光的反常声光互作用过程;并深入分析推导了此情况下衍射光的波长与声频、入射角度的关系。通过理论矫正得到波长变化与频率的关系;并通过实验得到与实际测量值的误差,校正后的误差减小4倍。通过数值拟合得到频率与波长的更准确的匹配关系,在实际应用中可以带来一定的方便;同时在考虑了频率与入射光极角的协同作用下,分析了波长的频率选择性和波长的角度选择性,这为高性能声光滤波器设计制作提供了理论和实验基础。     

Nd:YAG激光器声光主动锁模研究

采用声光调制进行Nd:YAG激光器主动锁模实验。按照Raman-Nath衍射理论,分析了锁模时,谐振腔长度与调制频率的匹配条件。观察了调制器的超声驻波场波前轮廓,位相光栅衍射光斑,激光器自由振荡波形以及实现主动锁模时的超短脉冲序列波形。实验结果与理论分析相符合。     

微米磁性复合材料超声波吸收检测研究

目的研究磁性SiO2-Fe3O4-P(NIPAM-co-AA)有机-无机复合微球及复合材料的制备、吸收超声波的能力和吸波机理。方法分别对不同系列样品的超声衰减系数及声速进行测量、比对分析。结果磁性复合材料声衰减系数随SiO2的包覆厚度增大而增大,磁含量大小对声衰减系数有一定的影响,同时超声衰减系数对频率有很强的依赖性。结论复合材料中SiO2的包覆厚度、磁性大小对声衰减系数、超声速度有不同影响,此复合材料应用于超声波吸波材料时在较高频率对超声波的吸收效果好。     

拉曼-纳斯声光衍射性质研究

本文研究激光通过超声光栅形成的拉曼-纳斯声光衍射,发现衍射级次的出现随超声波频率的改变而呈现周期性的变化,然后从理论上分析这种周期性变化的形成机理。实验结果给出:拉曼-纳斯声光衍射的一级衍射角是一固定值。当超声波频率的改变范围不大时,一级衍射角不随超声波频率的改变而改变。这与理论预期有偏差,理论上给出衍射角与超声波频率有关。这一发现对声光效应在光束偏转等方面的应用有重要的意义。     

气体红外激光光声光谱的研究

本文对气体红外激光光声光谱的理论进行探讨,并以分子运动论的物理模型对气体光声信号进行推导。为了提高气体光声系统灵敏度,设计了亥姆霍兹共振光声池,并作了实验验证,其实验数据与理论值基本相符。对乙烯、苯、甲醇、二氯甲烷、氨等微量气体进行了实验检测,得到了它们的光声光谱。实验结果证明,我们建立的气体红外激光光声光谱装置,可对痕量气体进行检测。为大气污染的检测提供了一种先进的高灵敏而又可靠的检测方法。     

超声在人的正常与病变组织中的衰减

本文在2—9,3MH_2和5—40℃的频率与温度范围内,利用脉冲传输法,测量了五人离体状态下的五种正常组织,和三种病变组织中的超声衰减系数。进而研究了衰减系数同频率与温度间的依赖关系;特别是研究了几种病变组织的声衰减特性;同时,也对超声在同一人体的正常与病变组织中的衰减系数进行了对比,结果表明;病变组织中的衰减系数比正常组织中的偏大。最后给出了几点实验研究结论。     

基于超声脉冲回波的影像物理学实验设计

超声是医学影像中常用的一种物质波,是影像物理学中重要的研究对象。本文基于超声脉冲回波原理设计了影像物理学实验,使学生了解超声的物理特性,掌握测量声速与衰减系数的原理及计算过程,从而加深对影像物理学的认识。     

声光偏转实验方案存在的问题及改进

分析了声光效应实验中测量布拉格衍射的声光偏转物理量存在的问题。提出了精确地测量有关量的方法。推导出正确计算偏转角和声速的公式。     

用修正的直接法在三种激光波长测量人全血的衰减系数

提出一种近似扣除轴向散射光的修正方法,即在测量轴向透过率时,用与轴向光斑紧邻的相同大小光斑的小角散射光来扣除准直方向的散射光,并在488nm、632.8nm和1341.4nm三种激光波长测量两个不同的人的全血的衰减系数μt.结果表明该修正方法能比较精确地测量衰减系数;不同波长的光在血液中的衰减系数是不同的;并且对于不同的血样,在同一波长其衰减系数也有所差别.     

两种方光孔径声光器件的设计与性能比较

采用最小二乘法简化优化参数过程，编制程序得到了对应不同的中心频率时超声跟踪反常ＴｅＯ２方光孔径声光器件的关键设计参数值，并与同类Ｈｇ２Ｃｌ２器件进行分析、比较，指出了它们各自的优越性．     

基于超声波声衰减的甲烷浓度测量方法

依据混合气体中的声衰减系数随气体成分改变而变化的特性,研究了声波的衰减与介质本身性质的关系,提出了甲烷浓度的声衰减检测方法.通过测量超声波在不同介质中的声衰减强度,建立甲烷浓度与声衰减系数的数学模型,并结合测量电路实现对检测方法的验证.实验结果表明,在甲烷浓度比较低时,超声波接收探头测量出的声衰减系数与甲烷浓度呈线性关系.浓度相对误差小于2%,符合国家测量标准,可推广到其他气体浓度检测中.     

超声衰减法检测凝胶成胶过程微结构变化

以戊二醛(Glu)胶联丙烯酰胺(AM)形成的软物质凝胶材料的成胶过程为模型,用超声衰减法检测不同浓度交联剂、温度及不同质量丙烯酰胺形成凝胶的成胶过程的微结构变化.同时用流变仪检测凝胶形成过程中粘弹性等参数的变化.实验表明:丙烯酰胺浓度、交联剂的用量和温度不同,丙烯酰胺形成凝胶的超声衰减系数及所需的时间也不相同,丙烯酰胺浓度越大,超声衰减系数越大,凝胶形成越快;温度越高,交联剂的量越多,丙烯酰胺凝胶形成所需的时间越短.