没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示


试读
16页
声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象,这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果。早在本世纪30年代就开始了声光衍射的实验研究。60年代激光器的问世为声光现象的研究提供了理想的光源,促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件,如声光调制器、声光偏转器和可调谐滤光器等,在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。 SO2000声光效应实验仪采用了中心频率高达100MHz的声光器件、100MHz的功率信号源和分辨率达11μm的CCD光强分布测量仪,因此物理现象特别显著,仪器体积小巧,测量结果精确,适合各校实验室用于普通物理、近代物理和演示实验。
资源推荐
资源详情
资源评论



SO2000 声光效应实验仪
前言
声光效应是指光通过某一受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象,这种现象是光波与介质中声波
相互作用的结果。早在本世纪 30 年代就开始了声光衍射的实验研究。60 年代激光器的问世为声光现象
的研究提供了理想的光源,促进了声光效应理论和应用研究的迅速发展。声光效应为控制激光束的频率、
方向和强度提供了一个有效的手段。利用声光效应制成的声光器件,如声光调制器、声光偏转器和可调
谐滤光器等,在激光技术、光信号处理和集成光通讯技术等方面有着重要的应用。
SO2000 声光效应实验仪采用了中心频率高达 100MHz 的声光器件、100MHz 的功率信号源和分辨率
达 11μm 的 CCD 光强分布测量仪,因此物理现象特别显著,仪器体积小巧,测量结果精确,适合各校实
验室用于普通物理、近代物理和演示实验。
第 1 章 硬件组成
一套完整的 SO2000 声光效应实验仪配有:已安装在转角平台上的 100MHz 声光器件、半导体激光
器、100MHz 功率信号源、LM601 CCD 光强分布测量仪及光具座。每个器件都带有 ø10 的立杆,可以安
插在通用光具座上。在终端,如果用示波器进行实验,则构成了示波器型 SO2000;如果用计算机进行
实验,则构成了微机型 SO2000(微机型 SO2000 还需配备 USB100 数据采集盒及工作软件)。
1.声光器件(声速 V = 3632m/s,介质折射率 n = 2.386)
声光器件的结构示意图如图 1 所示。它由声光介质、压电换能器和吸声材料组成。
本实验采用的声光器件中的声光介质为钼酸铅,吸声材料的作用是吸收通过介质传播到端面的超声
波以建立超声行波。将介质的端面磨成斜面或成牛角状,也可达到吸声的作用。压电换能器又称超声发
生器,由妮酸锂晶体或其它压电材料制成。它的作用是将电功率换成声功率,并在声光介质中建立起超
声场。压电换能器既是一个机械振动系统,又是一个与功率信号源相联系的电振动系统,或者说是功率
信号源的负载。为了获得最佳的电声能量转换效率,换能器的阻抗与信号源内阻应当匹配。声光器件有
南京浪博科教仪器研究所 025-86200631 / 86200632 / 86200633 longbow@vip.sina.com
1
声光器件
转角平台
转角平台
旋转手轮
图 2:转角平台
吸声材料
声光介质
压电换能器
图 1 :声光器件的结构
声
波
前
进
方
向
光波前进方向

SO2000 声光效应实验仪
一个衍射效率最大的工作频率,此频率称为声光器件的中心频率,记为 。对于其它频率的超声波,
其衍射效率将降低。规定衍射效率(或衍射光的相对光强)下降 3db(即衍射效率降到最大值的 1/
)时两频率间的间隔为声光器件的带宽。
声光器件安装在一个透明塑料盒内,置于转角平台上,见图 2。盒上有一插座,用于和功率信号源
的声光插座相连。透明塑料盒两端各开一个小孔,激光分别从这两个孔射入和射出声光器件,不用时用
贴纸封住以保护声光器件。旋转转角平台的旋转手轮可以转动转角平台,从而改变激光射入声光器件的
角度。
2.功率信号源
SO2000 功率信号源专为声光效应实验配套,输出频率范围为 80~120MHz,最大输出功率 1W。面板
上的各输入/输出信号和表头含义如下:
等幅 / 调幅 :做基本的声光衍射实验时,要打在“等幅”位置,否则信号源无输出;做模拟通信实验
时,要打在“调幅”位置。
调制:输入信号插座。等幅 / 调幅 开关处于“调幅”位置时,此位置接上“模拟通信发送器”,从“调制”端口
输入一个 TTL 电平的数字信号,就可以对声功率进行幅度调制,频率范围 0~20KHz。调制波的解调
可用光电池加放大电路组成的“光电池盒”来实现。具体方法是,移去 CCD 光强分布测量仪,安置上
“光电池盒”,“光电池盒”再与“模拟通信接收器”相连。将 1 级衍射光对准“光电池盒”上的小孔,适当
调节半导体激光器的功率,就可以用喇叭或示波器还原调制波的信号,进行模拟通信实验。模拟通
信收发器的介绍见下文。
声光:输出信号插座。用于连接声光器件,将功率信号源的电信号传入声光器件,经压电换能器转换为
声波后注入声光介质。
测频:输出信号插座。接频率计,用于测量功率信号源输出信号的频率。
频率旋钮:用于改变功率信号源的输出信号的频率,可调范围 80~120MHz。逆时针到底是 80MHz,顺
时针到底是 120MHz。
功率旋钮:用于调节功率信号源的输出功率,逆时针减小,顺时针变大。面板上的毫安表读数作功率指
示用,读数值×10 约等于功率毫瓦数。*使用时,为保证声光器件的安全,不要长时间处于功率最大
位置!
3.CCD 光强分布测量仪:其核心是线阵 CCD 器件。CCD 器件是一种可以电扫描的光电二极管列阵,
有面阵(二维)和线阵(一维)之分。LM601/501 CCD 光强仪所用的是线阵 CCD 器件,性能参数如下
表。LM601/501 CCD 光强仪机壳尺寸为 150mm×100mm×50mm,CCD 器件的光敏面至光强仪前面板
距离为 4.5mm。
型号 光敏元素 光敏元尺寸 光敏元中心距 光谱响应范围 光谱响应峰值
LM601S 2700 个 11×11μm 11μm 0.3~0.9μm 0.56μm
LM601 2592 个 11×11μm 11μm 0.3~0.9μm 0.56μm
LM501 2048 个 14×14μm 14μm 0.2~0.9μm 0.56μm
LM601/501 CCD 光强仪后面板各插孔标记含义如下,其输出波形见图 3:
“同步”:Q9 头,示波器型用。启动 CCD 器件扫描的触发脉冲,主要供示波器触发用。“同步”的含意是
“同步扫描”,与示波器的触发端口相连。
南京浪博科教仪器研究所 025-86200631 / 86200632 / 86200633 longbow@vip.sina.com
2

SO2000 声光效应实验仪
“信号”:Q9 头,示波器型用。CCD 器件接受的空间光强分布信号的模拟电压输出端,与示波器的某
一路信号端口相连。
DB9 插头:微机型用,连至 USB100 计算机数据采集盒。
4.USB100 计算机数据采集盒:用 USB 接口与计算机相连,同时以 DB15 插座通过电缆线 LM601/501
CCD 光强仪后面板上的 DB9 插座相连。采集盒上有一个 12 位的 A/D 转换器,也就是说可以把 CCD 器
件上每一个光敏单元上的光强信号分成 4096 个灰度等级。空间分辨率与所使用的 CCD 光强仪的型号有
关,在 11μm~14μm 之间。采集盒对计算机要求不高,586 最小配置,有 USB 接口就可以了。相应的工
作软件在另文中介绍。
南京浪博科教仪器研究所 025-86200631 / 86200632 / 86200633 longbow@vip.sina.com
3
20ms
0v
5v
信号
信号光强
环境光强
401 : 1024×14μm
501 : 2048×14μm
601 : 2592×11μm
801 : 5360×7μm
5v
0 信号光强
(扫描基线)
采样
同步
图 3 : LM601 CCD 光强仪波形图
fl - fH
声光偏转测量
0 级 1 级
α
f
声光调制测量
0 级 1 级 2
级
I
Pa
I1
I0
I2
图 4 :示波器上的实验波形及描绘出的曲线

SO2000 声光效应实验仪
5. 模拟通信收发器(选购件,如未购,则此部分可略过不看)
模拟通信收发器由三件仪器组成:模拟通信发送器、模拟通信接收器和光电池盒。
a) 模拟通信发送器的各接口及开关描述如下:
调制:输出信号插座。当功率信号源的等幅 / 调幅 开关处于“调幅”位置时(即做模拟通信实验时),此位
置接上功率信号源的调制插座,即向功率信号源输出 TTL 电平的数字调制信号用于对声功率进行
幅度调制。
示波器:如果要在双踪示波器上对比观察本模拟通信实验中发送和接收到的音乐 TTL 电平的数字信号,
则此插座接示波器的一路通道,并作为触发信号;模拟通信接收器的示波器插座接示波器的另
一路通道。
喇叭开关:用于选择是否监听发送器送出的音乐 TTL 信号。
选曲开关:发送器可以送出的音乐 TTL 信号有两首乐曲,用此开关选择。
b) 模拟通信接收器的各接口描述如下:
光电池:接光电池盒。
示波器:如果要在双踪示波器上对比观察本模拟通信实验中发送和接收到的音乐 TTL 电平的数字信号,
则此插座接示波器的一路通道;模拟通信发送器的示波器插座接示波器的另一路通道,并作为
触发信号。
音量旋钮:调节模拟通信接收器还原出来的音乐 TTL 信号的音量大小。
c) 光电池盒
取代 LM601 CCD 光强分布测量仪,与模拟通信接收器的光电池插座连接并向模拟通信接收器传送
接收到的带调制信号的衍射光信号。
6. 半导体激光器
半导体激光器输出光强稳定,功率可调,寿命长。在后面板上有一只调节激光强度的电位器,在盒
顶和盒侧各有一只做 X-Y 方向微调的手轮。性能参数见激光器外壳上的铭牌。
7.光具座
0.8M 长,配 3 只马鞍座,其中一只可横、纵向移动,一般用于安置 CCD 光强仪或光电池盒用。
SO2000 的各部件的底端都有螺口用以旋入直径为 10mm 的立杆,拧紧后插入各马鞍座里,旋紧马鞍座
的立杆旋钮,再将马鞍座置于光具座上,待各部件位置调节好后,旋紧马鞍座侧面的旋钮即可完成固定。
8.示波器和频率计
声光效应实验只需一台单踪示波器即可,而模拟通信实验需要一台双踪示波器。频率计的量程需大
于 150MHz。
南京浪博科教仪器研究所 025-86200631 / 86200632 / 86200633 longbow@vip.sina.com
4
剩余15页未读,继续阅读
资源评论


wwweet
- 粉丝: 58
- 资源: 195
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助


安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
