赣南师范大学（赣南师范学院）：《光电子技术学》课程教学资源（PPT课件）光束的调制和扫描（光束扫描技术）

光电子故学解件之十 光束的绸制和扣描(3) 光束扫描技术 制作者: 赣南师范学院物理与电子信息学院 2。王形华

1 光电子技术学课件之十： ——光束的调制和扫描（3） 光束扫描技术 制作者： 赣南师范学院物理与电子信息学院： 王形华

36光束扫描技术 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 种是不连续的数字扫描,它是在选定空 间的某些特定位置上使光束的空间位置 “跳变”。前者主要用于各种显示,后者 则主要用于光存储

2 3.6光束扫描技术 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 间的某些特定位置上使光束的空间位置 “跳变” 。前者主要用于各种显示，后者 则主要用于光存储

1.机械扫描 机械扫描技术是目前最成熟的一种扫描 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

3 1. 机械扫描 机械扫描技术是目前最成熟的一种扫描 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

图1所示为一简单的机械扫描原理装置, 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,达到光束扫描的目的。 反射镜 扫描光束 入射光束 图1机械扫描装置示意图

4 图1所示为一简单的机械扫描原理装置， 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

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

5 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

2.电光扫描 电光扫描是利用电光效应来改变光束 在空间的传播方向,其原理如图2所示。 光束的偏转方向 d B B 图2电光扫描原理图

6 2. 电光扫描 电光扫描是利用电光效应来改变光束 在空间的传播方向，其原理如图2所示。 L d B A y x B A  光束的偏转方向 图2 电光扫描原理图

光束沿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 △n n(x)=n+2x|( 36-1) 用折射率的线性a变化代替d,偏转角θ 可根据折射定律sine/sine=n求得(sim≈<<。 △ n b=n6′=-L L at(3.6-2) 式中的负号是由坐标系引进的,即O由,转向x 为负

7 光束沿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。 x d n n x n  ( )   (3.6-1) dx dn d  n sin /sin  n sin  1 dx dn L d n n L         

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, 棱镜的三个边分别沿x、y和z轴方向,但两块 晶体的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)。 E 入射光 图3双KD楔形棱镜扫描器

8 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， 棱镜的三个边分别沿x 、y和z轴方向，但两块 晶体的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）

上部的A线完全在上棱镜中传播,“经历” 的折射率为 =-2:。而在下棱镜中,B 线“经历”的折射率为n+nE。于是上 下折射率之差△n=n2-n1)为E。 得 L 6 b2E(363

9 上部的A线完全在上棱镜中传播， “经历” 的折射率为 。而在下棱镜中，B 线“经历”的折射率为 。于是上、 下折射率之差（ ）为 。 得 A o o Ez n n n r63 3 2 1   B o o Ez n n n r63 3 2 1   n  nB  nA o Ex n r63 3 o Ez n r d L 63 3   (3.6-3)

例题: 取L==h=lcm,ra3=10.5×10-1m/V,n=1.51, V=1000V,则得=35×10Trad。可见电光偏 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棱镜在光路上串联起来,构成 长为mL、宽为d、高为h的偏转器,如图4所示

10 例题： 取 L=d=h=1cm，r63 =10.510-12m／V，no =1.51， V= 1000V，则得  =3510-7rad。可见电光偏 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棱镜在光路上串联起来，构成 长为mL、宽为d、高为h的偏转器，如图4所示