光束的调制和扫描赣南师范大学实用教案

1、13.6光束扫描光束扫描(somio)技术技术 光束扫描技术根据应用目的不同可分为两种类型：一种是光的偏转角连续变化的模拟式扫描，它能描述光束的连续位移；另一种是不连续的数字扫描，它是在选定空间(kngjin)的某些特定位置上使光束的空间(kngjin)位置“跳变”。前者主要用于各种显示，后者则主要用于光存储。 第1页/共17页第一页，共18页。21. 1. 机械扫描 机械扫描技术是目前最成熟(chngsh)的一种扫描方法。 如果只需要改变光束的方向，即可采用机械扫描方法。 机械扫描技术是利用反射镜或棱镜等光学元件的旋转或振动实现光束扫描。第2页/共17页第二页，共18页。3 图1所示为一简单

2、的机械扫描(somio)原理装置，激光束入射到一可转动的平面反射镜上，当平面镜转动时，平面镜反射的激光束的方向就会发生改变，达到光束扫描(somio)的目的。 入射光束 扫描光束 反射镜 图1 机械扫描装置示意图第3页/共17页第三页，共18页。4 机械扫描方法虽然原始，扫描速度慢，但其扫描角度大而且受温度影响小，光的损耗(snho)小，而且适用于各种光波长的扫描。因此，机械扫描方法在目前仍是一种常用的光束扫描方法。它不仅可以用在各种显示技术中，而且还可用在微型图案的激光加工装置中。 第4页/共17页第四页，共18页。52. 电光(dingung)扫描 电光扫描是利用电光效应(xioyng)来

3、改变光束在空间的传播方向，其原理如图2所示。 L dBAy xBA光束的偏转方向 图2 电光扫描原理图第5页/共17页第五页，共18页。6 光束(gungsh)沿y方向入射到长度为L，厚度为d的电光晶体，如果晶体的折射率是坐标x的线性函数，即 用折射率的线性 变化代替 ， 偏转角 可根据(gnj)折射定律 求得（ ）。 (3.6-2)式中的负号是由坐标系引进的，即 由y转向x为负。xdnnxn)(3.6-1) dxdndnnsin/sin1sindxdnLdnLn第6页/共17页第六页，共18页。7图3所示的是根据这种原理作成的双KDP楔形棱镜扫描器。它由两块KDP直角棱镜组成，棱镜的三个边分

4、别沿x、y和z轴方向，但两块晶体(jngt)的z轴反向平行。光线沿方向传播y且沿方x向偏振。外电场沿Z方向（横向效应）。第7页/共17页第七页，共18页。8 上部的A线完全在上棱镜中传播，“经历(jngl)”的折射率为 。而在下棱镜中，B线“经历(jngl)”的折射率为 。于是上、下折射率之差（ ）为 。得zooAErnnn63321zooBErnnn63321ABnnnxoErn633zoErndL633 (3.6-3) 第8页/共17页第八页，共18页。9例题(lt)(lt)：取 L=d=h=1cm，r63=10.510-12mV，no=1.51，V= 1000V，则得 =3510-7ra

5、d。可见(kjin)电光偏转角是很小的，很难达到实用的要求。 为了使偏转角加大，而电压又不致太高，因此常将若干个KDP棱镜在光路上(l shng)串联起来，构成长为mL、宽为d、高为h的偏转器，如图4所示。第9页/共17页第九页，共18页。10h n+nn-nn+nn-n x y 图4 多级棱镜扫描器两端的两块有一个角为/2，中间的几块顶角为的等腰三角棱镜，它们的z轴垂直于图面，棱镜的宽度(kund)与z轴平行，前后相邻的二棱镜的光轴反向，电场沿z轴方向。第10页/共17页第十页，共18页。11各棱镜的折射率交替为 和 其中 。故光束(gungsh)通过扫描器后，总的偏转角为每级（一对棱镜）偏

6、转角的m倍，nnonnoErnno 63321hdVrmLnmo 633总 (3.6-4) 一般m为410，m不能无限增加的主要原因是激光束有一定的尺寸，而h的大小(dxio)有限，光束不能偏出h之外。 第11页/共17页第十一页，共18页。12 3.电光(dingung)数字式扫描 由电光晶体和双折射晶体组合而成，其结构(jigu)原理如图4所示。 图中S为KDP晶体(jngt)，B为方解石双折射晶体(jngt)（分离棱镜），它能使线偏振光分成互相平行、振动方垂直的两束光，其间隔 b为分裂度，为分裂角（也称离散角）。 第12页/共17页第十二页，共18页。13纵向(zn xin)电光调制器及

7、其工作原理 VVIITio2sin2sin22第13页/共17页第十三页，共18页。14 上述电光晶体和双折射晶体就构成了一个(y )一级数字扫描器，入射的线偏振光随电光晶体上加和不加半波电压而分别占据两个“地址”之一，分别代表“0”和“l”状态 。第14页/共17页第十四页，共18页。15 若把n个这样的数字偏转器组合起来，就能做到n级数字式扫描(somio)。图6所示为一个三级数字式扫描(somio)器，使入射光分离为23个扫描(somio)点的情况。 第15页/共17页第十五页，共18页。16 要使可扫描的位置分布在二维方向上，只要用两个彼此垂直的n级扫描器组合起来就可以实现(shxin)。这样就可以得到2n2n个二维可控扫描位置。 第16页/共17页第十六页，共18页。17谢谢您的观看(gunkn)！第17页/共17页第十七页，共18页。NoImage内容(nirng)总结1。前者主要用于各种显示，后者则主要用于光存储。因此，机械扫描方法在目前仍是一种常用(chn yn)的光束扫描方法。它不仅可以用在各种显示技术中，而且还可用在微型图案的激光加工装置中。电光