[科普中國]-聲光效應(yīng)玻璃

隨著激光應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，光偏轉(zhuǎn)技術(shù)越來越引起人們的注意。在光調(diào)制偏轉(zhuǎn)方面，超聲波的聲光偏轉(zhuǎn)方式與電光等方式相比，具有能隨機(jī)存取，元件結(jié)構(gòu)簡單、小型，驅(qū)動功率小和成本低的特點。

聲光偏轉(zhuǎn)原理聲光偏轉(zhuǎn)是利用超聲波的頻率變化引起介質(zhì)折射率變化而使光偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。當(dāng)入射光滿足布喇格條件時，產(chǎn)生顯著的衍射如圖所示，這時的介質(zhì)就相當(dāng)于衍射光柵1。

要求對聲光玻璃的要求：

用作聲光效應(yīng)玻璃的條件是：①品質(zhì)因數(shù)大；②超聲波吸收小；③透過光的波長范圍寬；④能制成光學(xué)均勻的大型元件以及聲速隨溫度變化小，化學(xué)穩(wěn)定性高等。品質(zhì)因數(shù)M大，則偏轉(zhuǎn)或調(diào)制所需的輸入功率就??；要得到大的M值，必須使折射率、光彈性常數(shù)大和聲速小。但對玻璃來說，這幾乎是由折射率大小來決定的。

材料對超聲波吸收小，意味著能使用較高頻率的超聲波，并使超聲波頻寬和分辨率提高及偏轉(zhuǎn)角增大。如吸收小而品質(zhì)因數(shù)大時，所需的輸入功率就可降低。玻璃中的超聲波吸收機(jī)理和晶體一樣，在低頻高溫區(qū)域中，是由于熱聲子—聲子的散射而產(chǎn)生的緩慢吸收1。

優(yōu)點和應(yīng)用聲光玻璃具有以下優(yōu)點：①聲光特性的實用程度高；②光學(xué)均勻性優(yōu)良；③易于制造廉價的大尺寸制品；④容易成形和研磨。因此在聲光裝置中，還是采用了各種聲光效應(yīng)玻璃。在透過可見光的玻璃中，碲酸鹽玻璃的品質(zhì)因數(shù)最大，對超聲波的吸收較少，所以它是低頻范圍內(nèi)實用性最大的玻璃。因此，隨著換能器的制造和封接技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用更加廣泛。石英玻璃的品質(zhì)因數(shù)雖小，但它的聲衰減特別小，光學(xué)均勻性又好，所以除作測定M。用的標(biāo)準(zhǔn)介質(zhì)外，還可作大功率激光的調(diào)制。硫系化合物玻璃具有高折射率和低聲速的特點，品質(zhì)因數(shù)很高，對可見光的透過率低，因而可應(yīng)用于紅外技術(shù)2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

任毅如 - 副教授 - 湖南大學(xué)