【概述】

2025年天津大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)使用ATA-4051C高壓功率放大器，搭建光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括理論推導(dǎo)聲光偏轉(zhuǎn)角度與耦合長(zhǎng)度的關(guān)系、光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與偏振控制策略、以及通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)對(duì)比單次與四次耦合下的偏轉(zhuǎn)響應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：四倍光路放大實(shí)驗(yàn)

研究方向：聲光效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本實(shí)驗(yàn)旨在設(shè)計(jì)并驗(yàn)證一種基于探針光束偏轉(zhuǎn)法的四倍聲光耦合長(zhǎng)度增強(qiáng)型聲學(xué)探測(cè)系統(tǒng)（4/-PBD）。通過(guò)偏振復(fù)用與法拉第旋轉(zhuǎn)鏡的非互易特性，實(shí)現(xiàn)光束在聲場(chǎng)中的四次順序耦合，從而將有效耦合長(zhǎng)度提升至傳統(tǒng)單次耦合的四倍，增強(qiáng)對(duì)弱聲壓信號(hào)的探測(cè)靈敏度。

測(cè)試設(shè)備：ATA-4051C高壓功率放大器，偏振分束器，換能器、位置敏感探測(cè)器等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)圖

圖2：實(shí)驗(yàn)測(cè)試實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)過(guò)程分為仿真與實(shí)測(cè)兩部分。首先利用有限元分析模擬水下聲壓場(chǎng)分布，結(jié)合光線(xiàn)追跡算法計(jì)算聲光偏轉(zhuǎn)角度，驗(yàn)證頻率與偏轉(zhuǎn)幅值的線(xiàn)性關(guān)系。隨后搭建光學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使用偏振分束器、波片與法拉第旋轉(zhuǎn)鏡構(gòu)建四倍耦合光路。實(shí)驗(yàn)中，由安泰公司提供的功率放大器用于驅(qū)動(dòng)水下聲學(xué)換能器，確保了聲波信號(hào)具有穩(wěn)定且精確的幅值，為實(shí)驗(yàn)測(cè)量提供了可靠的聲源。通過(guò)調(diào)節(jié)反射鏡方向?qū)崿F(xiàn)單次與四次耦合模式的切換，并使用位置敏感探測(cè)器記錄光束偏轉(zhuǎn)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)采用633nm激光源，分別對(duì)脈沖與連續(xù)聲波進(jìn)行檢測(cè)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖3：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，四倍耦合系統(tǒng)在偏轉(zhuǎn)角度上均表現(xiàn)出約為單次耦合4倍的增強(qiáng)效果（RMS比值在3.9至4.13之間），與理論預(yù)測(cè)一致。在不同頻率（100–200kHz）下，偏轉(zhuǎn)幅度與聲頻呈強(qiáng)線(xiàn)性關(guān)系（R2=0.9965）。系統(tǒng)靈敏度達(dá)到-180dBre1V/μPa，噪聲等效壓力為32mPa/√Hz，性能與商用水聽(tīng)器相當(dāng)，且?guī)捝舷薷摺?shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了4/-PBD系統(tǒng)在增強(qiáng)聲光探測(cè)靈敏度方面的有效性，適用于高頻弱聲壓信號(hào)的非接觸測(cè)量。
 

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)：

一、高電壓與大功率輸出——驅(qū)動(dòng)水下?lián)Q能器產(chǎn)生穩(wěn)定強(qiáng)聲場(chǎng)，保障四倍耦合效應(yīng)驗(yàn)證

二、寬頻帶與高壓擺率——精準(zhǔn)匹配掃頻區(qū)間，保障頻率-偏轉(zhuǎn)角度線(xiàn)性關(guān)系高精度擬合

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障脈沖/連續(xù)聲波雙模式探測(cè)與商用水聽(tīng)器基準(zhǔn)對(duì)比的可靠性
 

【推薦產(chǎn)品】：ATA-4051C高壓功率放大器

圖：ATA-4051C高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)。