布拉格声光衍射场光强空间分布不均匀的研究

摘要

本论文从声光互作用的基本原理出发，结合晶体声、光学的基本特点，简要介绍了布拉格声光衍射和拉曼-奈斯声光衍射。对于正常布拉格声光作用，理论上把超声场等效为“体光栅”，当入射光和声场满足一定条件时，只出现0级和+1级(或-1级)衍射光且衍射光斑的形状和入射光的相同，这一点在光栅衍射理论中得到了验证。
　　 论文根据实际器件的构造，建立了当入射光斑尺寸大于声光晶体有效尺寸时的声场模型——声场振幅沿着换能器宽度的方向高斯衰减，并结合声光互作用的基本原理，推导出布拉格声光衍射的耦合波方程，用有限差分法求解。据晶体出射面上0级光和+1级光的光强分布图，着重讨论声场振幅的衰减对衍射场光强空间分布的影响。结果表明高斯衰减因子会使衍射效率沿着换能器宽度的方向分布不均匀，进而影响衍射光斑的形状。最后给出实际器件中衰减因子的选择标准，总结该模型的优缺点并对该课题的进一步研究工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1声光互作用概述

1.2声光器件的国内外发展现状

1.3声光器件的应用

1.4本论文的研究目的和意义

1.5本论文的章节安排

第二章 声光互作用

2.1声光互作用原理

2.2拉曼-奈斯声光衍射和布拉格声光衍射

2.1.1拉曼奈斯衍射(Raman-Nath Diffraction)

2.2.2布拉格衍射(Bragg Diffraction)

2.3 正常布拉格衍射和反常布拉格衍射

2.3.1 布拉格声光衍射的量子模型

2.3.2反常布拉格衍射

2.4声光器件

2.4.1 声光器件的基本组成

2.4.2 声光Q开关通光口径和激光束直径的关系

2.4.3 声光移频器光斑图

2.5本章小结

第三章 布拉格声光移频器衍射场光强空间不均匀分布

3.1波动方程的推导

3.2声场模型

3.3耦合方程

3.3.1耦合波方程的推导

3.3.2耦合方程的化简

3.4本章小结

第四章 有限差分法

4.1有限差分法

4.1.1 网格剖分

4.1.2差分格式的建立

4.2.3差分方程稳定性的判断

4.2.4研究有限差分格式稳定性的Fourier方法

4.2有限差分法求解耦合方程

4.2.1 网格剖分

4.3.2建立差分格式

4.3.3算法稳定性分析

4.2.4参数选取

4.2.5差分计算结果

4.4本章小结

第五章 结与展望

致谢

参考文献

研究生在读期间研究成果