【概述】

2025年天津大學研究團隊使用ATA-4051C高壓功率放大器，搭建光學實驗平臺。實驗內容包括理論推導聲光偏轉角度與耦合長度的關系、光學系統設計與偏振控制策略、以及通過數值模擬與實驗對比單次與四次耦合下的偏轉響應。

實驗名稱：四倍光路放大實驗

研究方向：聲光效應

實驗內容：本實驗旨在設計并驗證一種基于探針光束偏轉法的四倍聲光耦合長度增強型聲學探測系統（4/-PBD）。通過偏振復用與法拉第旋轉鏡的非互易特性，實現光束在聲場中的四次順序耦合，從而將有效耦合長度提升至傳統單次耦合的四倍，增強對弱聲壓信號的探測靈敏度。

測試設備：ATA-4051C高壓功率放大器，偏振分束器，換能器、位置敏感探測器等。

實驗過程：

圖1：實驗測試系統圖

圖2：實驗測試實物圖

實驗過程分為仿真與實測兩部分。首先利用有限元分析模擬水下聲壓場分布，結合光線追跡算法計算聲光偏轉角度，驗證頻率與偏轉幅值的線性關系。隨后搭建光學實驗平臺，使用偏振分束器、波片與法拉第旋轉鏡構建四倍耦合光路。實驗中，由安泰公司提供的功率放大器用于驅動水下聲學換能器，確保了聲波信號具有穩定且精確的幅值，為實驗測量提供了可靠的聲源。通過調節反射鏡方向實現單次與四次耦合模式的切換，并使用位置敏感探測器記錄光束偏轉信號。實驗采用633nm激光源，分別對脈沖與連續聲波進行檢測。

實驗結果：

圖3：實驗結果

實驗結果顯示，四倍耦合系統在偏轉角度上均表現出約為單次耦合4倍的增強效果（RMS比值在3.9至4.13之間），與理論預測一致。在不同頻率（100–200kHz）下，偏轉幅度與聲頻呈強線性關系（R2=0.9965）。系統靈敏度達到-180dBre1V/μPa，噪聲等效壓力為32mPa/√Hz，性能與商用水聽器相當，且帶寬上限更高。實驗成功驗證了4/-PBD系統在增強聲光探測靈敏度方面的有效性，適用于高頻弱聲壓信號的非接觸測量。
 

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓與大功率輸出——驅動水下換能器產生穩定強聲場，保障四倍耦合效應驗證

二、寬頻帶與高壓擺率——精準匹配掃頻區間，保障頻率-偏轉角度線性關系高精度擬合

三、低失真與高輸出穩定性——保障脈沖/連續聲波雙模式探測與商用水聽器基準對比的可靠性
 

【推薦產品】：ATA-4051C高壓功率放大器

圖：ATA-4051C高壓功率放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。