聲光晶體

聲光晶體

聲音是一種機械波,當超音波在晶體中傳播時,晶體內產生彈性應力,使晶體折射率發生周期性變化形成超聲光柵,光通過形成超聲光柵的晶體時,將產生聲光的相互作用,因此聲光效應也是一種彈光效應,具有聲光效應的晶體就是聲光晶體。

中文名稱聲光晶體
英文名稱acousto-optical crystal
定  義具有聲光效應的晶體。常用的有鉬酸鉛(PbMoO4)、鉬酸二鉛(Pb2MoO5)、二氧化碲(TeO2)、鍺釩酸鉛、硫化汞、氯化亞汞。
套用學科材料科學技術(一級學科),無機非金屬材料(二級學科),晶體材料(三級學科)

基本介紹

  • 中文名:聲光晶體
  • 外文名:Acoustooptic crystal
  • 定義:具有聲光效應的晶體材料
  • 特點:光學和聲學的各向異性
  • 分類:方晶類、光學類、半導體類
  • 套用:光電子技術和雷射技術
簡介,分類,方晶類聲光晶體,光學單軸聲光晶體,光學雙軸聲光晶體,半導體聲光晶體,聲光晶體的套用,

簡介

具有聲光效應的晶體材料。晶體在外力作用下會引起其折射率的變化,從而導致其光學性質的改變,這一現象稱為彈光效應。當超音波(機械波)通過介質材料時,要在介質材料中產生彈性力,從而通過彈光效應使介質材料的折射率發生變化,這即為聲光效應。
聲光晶體的最大特點是光學和聲學的各向異性。由於各向異性使聲光晶體在聲光效應中具有反常布拉格衍射效應,從而開發出寬頻、快速的反常布拉格衍射聲光調製器和聲光濾波器。聲光晶體的各向異性,又使其可能在某些方向獲得很小的聲速和高的品質因子。此外,晶格的長程有序排列,又使聲光晶體一般具有較小的聲損耗,從而可以增大聲光器件的頻寬。

分類

方晶類聲光晶體

這類晶體一般有比較成熟的生長工藝,易於獲得較大尺寸的單晶。其彈光係數不大,品質因子也較低,但能獲得很低的聲損耗,因而可以製作寬頻的聲光器件。這類晶體在X光或紫外光照射下易於產生色心,因而不能用於短波長波段。這類晶體有43m點群的釔鋁石榴石(YAG)晶體、23群的矽酸韌(BSO)和鍺酸鑽(BGO)晶體。

光學單軸聲光晶體

這類晶體目前可見波段聲光材料中性能較好的晶體。主要有三方晶系的錠酸鏗(LN)和鈕酸銼(LT),四方晶系的鑰酸鉛(PM)、氧化蹄(TeO2)和氯化汞(HgCl2),以及六方晶系的藍寶石。這類晶體比較容易生長,但不易獲得太大的尺寸。其中四方晶系的 PM和TeO2因為有較大彈光係數及高的折射率,因而有很高的品質因子,是套用最廣的聲光晶體。

光學雙軸聲光晶體

這類晶體對稱性較低,因而有強的各向異性。這提供了最佳化器件的較大自由度,但也給器件設計和套用帶來許多不便。此外,低的對稱性使晶體生長較困難。其典型晶體是正交晶系的碘酸(a一HIOs),它各方向的品質因子差別很大,從而提供多種器件設計方案,但其晶體光學質量太差,限制了它的套用。溴化鉛(PbBr2)是透過波段包括可見到中紅外的優秀聲光晶體,具有很高的聲光品質因子,晶體質量也較好,目前正在研究開發中。

半導體聲光晶體

這類晶體透過波段深入到紅外,是在紅外波段套用的主要聲光晶體。其折射率大,彈光係數也較大,因而品質因子是所有聲光材料中最高的。但由於半導體材料的聲損耗較大,因而頻寬並不太高。屬於這類晶體的有三方的硫化砷鉑(TAS)和硫化砷銀 (Ag3AsS3),它們被認為是目前最好的紅外聲光材料。 立方的碲(Te)和鍺(Ge)單晶也是紅外波段常用的聲光材料。

聲光晶體的套用

目前,聲光效應已廣泛地套用於光電子技術科學和雷射技術中主要用作Q開關、光強度調製器、光位相調製器、光術、雷射技術、光信息處理技術等領域,以及用於研究物質的彈性性質、束偏轉器、雷射鎖模以及大螢幕顯示的靶面等。聲光調製是利用聲光效應將信息載入於光頻載波上的一種物理過程, 調製信號是以電信號(調幅)的形式作用於電聲換能器上,當光波通過聲光介質時,光載波受到調製而成“攜帶”信息的調製波

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