聲光衍射原理被廣泛用于光學(xué)調(diào)制技術(shù)中，聲光調(diào)Q激光在工業(yè)加工等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。此外聲光技術(shù)也被用于其他技術(shù)領(lǐng)域，例如臨床診斷等。根據(jù)聲波與光波相互作用長(zhǎng)度L的大小，聲光衍射被分成兩類，一類是較高聲頻驅(qū)動(dòng)的，L比較長(zhǎng)的布拉格(Bragg)衍射，只產(chǎn)生一級(jí)衍射；另一類是較低聲頻驅(qū)動(dòng)的，L比較短的拉曼-納斯(Raman-Nath)衍射，產(chǎn)生多級(jí)衍射。近年來(lái)大多研究者對(duì)Bragg衍射注意較多，而對(duì)Raman-Nath衍射現(xiàn)象研究的比較少。
基于Raman-Nath機(jī)制的聲光相互作用長(zhǎng)度比較短，利用這一特性可以制作體積小的聲光Q開關(guān)，從而對(duì)某些希望縮短聲光開關(guān)通光長(zhǎng)度的情況（例如用Ge單晶做CO2激光器聲光開關(guān)）具有實(shí)用價(jià)值。另一方面，由于聲光相互作用長(zhǎng)度比較短，因而所需介質(zhì)體積小，換能器面積小，這樣對(duì)聲波能量的要求也降低了。
中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所顧華東課題組研究了Raman-Nath衍射區(qū)別于Bragg衍射的主要特性——聲波與光波相互作用長(zhǎng)度這一關(guān)鍵問題，并不斷改進(jìn)以換能器為核心的衍射頭設(shè)計(jì)以及超聲波饋電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了零級(jí)衍射的最佳衍射效率。實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)了以純水為介質(zhì)的聲光Ｑ開關(guān)，通過巧妙設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，得出了低頻作用下聲光相互作用長(zhǎng)度的影響因素，并在超聲頻率為9MHz、超聲功率3.4W下實(shí)現(xiàn)了約98%的總衍射效率（零級(jí)衍射光斑能量只剩下總能量的2%），為研制小型化聲光開關(guān)器件提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
相關(guān)成果已發(fā)表在IOP 的Laser Physics上，題目為Experimental research on the feasibility of a portable Q-switch for ultraviolet lasers in Raman–Nath diffraction。
圖1 一級(jí)聲光相互作用長(zhǎng)度在不同條件下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
(a)
(b)
(c)
圖2 不同超聲功率下的衍射結(jié)果。(a)超聲功率為1W；(b)2.5W；(c)3.4W。
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