文档介绍：工学硕士学位论文

声光移频器特性的研究

RESEARCH FOR ACOUSTO-OPTIC
FREQUENCY SHIFTER CHARACTERISTIC

李彦超

哈尔滨工业大学
2007 年 7 月
国内图书分类号:TN65
国际图书分类号:38

工学硕士学位论文

声光移频器特性的研究

硕士研究生: 李彦超
导师: 王春晖教授
申请学位: 工学硕士
学科、专业: 物理电子学
所在单位: 光电子信息科学与技术系
答辩日期: 2007 年 7 月
授予学位单位: 哈尔滨工业大学
Classified Index: TN65
: 38

Dissertation for the Master Degree in Engineering

RESEARCH FOR ACOUSTO-OPTIC
FREQUENCY SHIFTER CHARACTERISTIC

Candidate: Li yanchao
Supervisor: Prof. Wang Chunhui
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Physical Electronics
Opto-electronics
Affiliation: Information Science and
Technology
Date of Defence: July, 2007
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要

激光相干测风雷达是目前大气风场测量的主要手段之一,以其高信噪比
和接收带宽短等优点受到各国科学家的重视,激光测风雷达对于数值天气预
报、大气动力学研究、航空安全预警和国防应用都有重要的意义和良好的应
用前景。本文根据相干激光测风雷达系统中微弱信号检测的需要,针对激光
相干测风雷达系统中声光移频器技术问题进行了研究,主要内容如下:
(1)从声波和光波在介质中的耦合波方程出发,利用动量匹配和动量失
配分析了介质中的声光互作用规律,得出了声光移频器在正常布拉格衍射条
件下的声光偏转特性和声光调制特性。同时以声光移频器的主要指标为基
础,对声光移频器的设计方法进行了分析,讨论了声光介质材料的选取、尺
寸设计等问题,分析了声光移频器带宽和工作频带的选取问题。
(2)对声光移频器的特性进行了仿真,并且得到了仿真的结果,为实验
研究提供了理论依据。
(3)本文采用超声跟踪技术对正常布拉格声光移频器的优化设计方法进
行了理论分析,并对优化设计方法进行了仿真,结果表明超声跟踪技术可以
解决器件的带宽和换能器长度(和衍射效率成正比)之间的矛盾,与非超声
跟踪声光移频器相比,声光移频器的换能器长度提高了倍,相对带宽
提高了倍。
(4)对声光移频器进行了实验研究,得出了其声光偏转和声光调制特性
曲线,同时测量了声光移频器的中心频率为、布拉格带宽为
、布拉格角为及计算了声光移频器的最大衍射效率为
22%。实验所得结果与理论基本吻合。

关键词相干激光测风雷达;声光移频器;布拉格衍射;超声跟踪;光纤
耦合
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Coherent wind lidar is one of the major means which measures the
atmospheric wind fields, with a high signal-to-noise ratio and receive short
bandwidth by the advantages, many scientists from various countries attention it.
Lidar has important significance and a good prospect in many fields, such as
numeric