声光调制原理说明

本文介绍声光调制

声光是研究声音如何改变这种介质对光的影响，如图所示。许多有用的光子器件利用声音控制光的能力；这些包括光调制器、开关、偏转器、滤波器、隔离器、频移器和频谱分析仪。

声音是一种动态应变，涉及分子振动，其形式为以介质的速度特性（声速）传播的波。例如，下图中描绘了气体中压缩和稀疏的谐波平面波。在介质被压缩的区域，气体的密度更高，折射率更大；介质稀薄的地方，其密度和折射率较小。在固体中，声音涉及分子围绕其平衡位置的振动；这改变了材料的光学极化率，从而改变了其折射率。

在实际计算声光效应时，往往把这一动态的折射率变化当作静态来处理，这是因为光波的频率远大于声波频率，光波的传播速度也远大于声波的速度，对光波来说，声波的变化是极其缓慢的。在光波通过媒介时，声波的变化几乎可以忽略。因此声光效应的计算可以简化成光波通过一个静态光栅的计算。

光波通过由声波产生的折射率光栅时会产生衍射,根据光栅的度、周期和入射光角度等,可以把衍射分为两种。一种是布拉格Bragg衍射,对应于较厚的光栅(厚度相对于光栅周期较大)，光波倾斜人射，光波穿过光栅时至少会通过两个以上光栅周期。

另一种是对应于光栅厚度较小的衍射，称为拉曼-奈斯Raman-Nath衍射。