《聲光相互作用》PPT課件.ppt

第十六講 聲光相互作用的基本理論,1,第十六講 聲光相互作用的基本理論,一、彈光效應(yīng)； 二、聲光衍射； 三、聲光衍射的量子解釋； 四、聲光相互作用耦合波方程；,彈光效應(yīng)：聲場(chǎng)作用形變附加電極化折射率改變,第十六講 聲光相互作用的基本理論,2,一、彈光效應(yīng),彈光系數(shù)張量,定義,彈光系數(shù) 四階張量,第十六講 聲光相互作用的基本理論,3,折射率橢球的形變,應(yīng)變場(chǎng)作用下，折射率橢球?yàn)椋?折射率橢球變?yōu)椋?一、彈光效應(yīng),以熔融石英為例，假設(shè)只有 x 方向有伸縮應(yīng)變：,彈光系數(shù)張量,第十六講 聲光相互作用的基本理論,4,變?yōu)閱屋S晶體，加應(yīng)變的 x 方向?yàn)楣廨S方向,感應(yīng)折射率為：,彈光效應(yīng)：聲場(chǎng)作用形變附加電極化折射率改變,一、彈光效應(yīng),第十六講 聲光相互作用的基本理論,5,二、聲光衍射,聲波通過介質(zhì)介質(zhì)中產(chǎn)生隨時(shí)間、空間周期變化的彈性波折射率周期變化相當(dāng)于“相位光柵”發(fā)生光的衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,6,RamanNath衍射 （仍以熔融石英為例）,二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,7,二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,8,二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,9,討論,二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,10,Bragg 衍射 小、 L 大， 體光柵,折射率周期變化（周期 ）并沿 方向移動(dòng)，可看作一系列移動(dòng)的部分反射鏡體光柵；,但沒有考慮聲波的移動(dòng),二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,11,判據(jù)，什么時(shí)候看作體光柵，什么時(shí)候看作面光柵？,當(dāng)光偏離正入射且 時(shí)，上半部分和下半部分的光程差 ，由同一光疏層得到的光最弱；,當(dāng)長(zhǎng)度 后，相鄰兩光疏層輸出的光不能相遇；,二、聲光衍射,第十六講 聲光相互作用的基本理論,12,三、聲光衍射的量子解釋,第十六講 聲光相互作用的基本理論,13,與 方向可能不同，但大小相等，波矢圖是等腰三角形,三、聲光衍射的量子解釋,第十六講 聲光相互作用的基本理論,14,四、聲光相互作用耦合波方程,微擾極化矢量,第十六講 聲光相互作用的基本理論,15,介質(zhì)中的光場(chǎng),一般形式,四、聲光相互作用耦合波方程,第十六講 聲光相互作用的基本理論,16,介質(zhì)中的總極化場(chǎng),根據(jù)定義,復(fù)振幅,四、聲光相互作用耦合波方程,第十六講 聲光相互作用的基本理論,17,第 m 級(jí)衍射光滿足的方程,將 代入,四、聲光相互作用耦合波方程,第十六講 聲光相互作用的基本理論,18,四、聲光相互作用耦合波方程,第十六講 聲光相互作用的基本理論,19,原則上，只要有入射光，就可以通過耦合得到各級(jí)衍射光；,下面將證明，轉(zhuǎn)換效率正比于 ，各級(jí)衍射光強(qiáng)度不同；,兩類衍射又因介質(zhì)特性不同或衍射過程中光的偏振態(tài)的不同分為正常衍射和反常衍射；,四、聲光相互作用耦合波方程,第十六講 聲光相互作用的基本理論,20,正常聲光衍射： 各向同性介質(zhì)，由于彈光效應(yīng)引起的折射率變化很小，入射光和衍射光的折射率差可以不計(jì)； 各向異性介質(zhì)，但入射光和衍射光同偏振，即使是 e 光，由于衍射角很小，入射光和衍射光的折射率近似相同； 正常聲光衍射可有 Raman Nath 衍射和 Bragg 衍射兩種。,反常聲光衍射： 各向異性介質(zhì)中且入