【摘 要】
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声光（Acousto-optic,简称AO）效应是指光在通过受到超声波扰动的声光介质时发生的衍射现象,这种现象是介质中光波和声波相互作用的结果。利用声光效应制成的声光器件具有重量轻、体积小、结构简单、稳定性好、衍射效率高等诸多优点,在国防、工业、农业等领域发挥着至关重要的作用。作为声光器件的设计核心,声光材料的性能优劣将在很大程度上决定器件性能的好坏。近年来,激光技术的快速发展对高效声光器件的应用
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声光（Acousto-optic,简称AO）效应是指光在通过受到超声波扰动的声光介质时发生的衍射现象,这种现象是介质中光波和声波相互作用的结果。利用声光效应制成的声光器件具有重量轻、体积小、结构简单、稳定性好、衍射效率高等诸多优点,在国防、工业、农业等领域发挥着至关重要的作用。作为声光器件的设计核心,声光材料的性能优劣将在很大程度上决定器件性能的好坏。近年来,激光技术的快速发展对高效声光器件的应用需求剧增,这使得开发具有优异性能的新型声光材料急为迫切。硫系玻璃具有高的折射率（2.0-3.5）、较低的声速、超宽的光谱透过范围（根据组成不同,透过范围从0.5 μm到25 μm不等）以及良好的化学稳定性和热稳定性。此外,与传统的晶体声光材料相比,硫系玻璃材料本质上是各向同性的,制造成本低,易于大批量制造,可提供大尺寸及任意形状的光学组件,是一种极具应用前景的声光介质材料。本文以探索新型高性能声光硫系玻璃为出发点,首先开展了 Ge-As-S硫系玻璃在可见光632.8 nm波长处的声光性能研究,对比分析了三组玻璃样品的转变温度（Tg）、维氏硬度（Hv）、杨氏模量（E）、剪切模量（G）、泊松比（v）、光学带隙（Eg）、折射率（n）、密度（ρ）、声速（VL）以及超声衰减（α）等参数随化学组成的变化关系,确定了 Ge、As、S元素在其性能变化中的决定作用。其次,为了满足远红外（10.6 μm）声光材料对高M2的需求,设计并制备了 Ge-Te-AgI系列玻璃,通过在GeTe4.3基质玻璃中添加重卤化物AgI以提高折射率,从而达到调控其M2值的目的。分析了样品的热机械、声光等性能随AgI含量变化的趋势及其内在机理。最后,首次以环保型Ge20Sb15Se65硫系玻璃为声光材料构建了声光调制器,并对其声光性能进行了验证。以上研究取得的主要结果如下:（1）在Ge-As-S体系玻璃中,玻璃的Tg、Hv、E、G值随着Ge含量增加显著提高,热机械性能加强。玻璃的ρ随S含量的增加而减小,S含量越高其Eg值越大,短波截止波长越短。n值随着As含量的增加而增加,其中Ge30As15S55玻璃样品具有最大的折射率（n=2.482）,呈现出最高M2值（M2=209.78 × 10-18 s3/g）。（2）对于Ge-Te-AgI系列玻璃,M2值随着AgI含量的增多而增加,组成为70GeTe4.3-30AgI 的玻璃样品在 10.6 μm处具有最高的 M2 值（M2=3671 × 10-18 s3/g）,是商用单晶Ge声光材料的20倍。但随着AgI的增加,玻璃内部的平均键能降低,导致其热机械性能变差,声衰减上升,不同超声频率下的声衰减测试结果表明Ge-Te-AgI系列玻璃在低频下的声衰减稳定性优于高频下的声衰减稳定性。（3）Ge20Sb15Se65 硫系玻璃在 1.55 的 M2 值为 407 × 10-18 s3/g,采用Ge20Sb15Se65硫系玻璃制备的声光调制器在驱动功率0.25 W、激光波长1.55 μm、超声频率160MHz的工作条件下获得了 73.4%的衍射效率。
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