机械波通过介质时会造成介质的局部压缩和伸长而产生弹性应变，该应变随时间和空间作周期性变化，使介质出现疏密相间的现象，如同一个相位光栅 。当光通过这一受到机械波扰动的介质时就会发生衍射现象，这种现象称之为声光效应。是研究光通过机械波扰动的介质时发生散射或衍射的现象。由于弹光效应，当纵波以行波形式在介质中传播时会使介质折射率产生正弦或余弦规律变化，并随机械波一起传播，当激光通过此介质时，就会发生光的衍射。

机械波在透明媒质中传播时，媒质折射率发生空间周期性变化，使通过媒质的光线发生改变的现象。当波长较长，且光束宽度比机械波波长小时，媒质折射率的空间变化会使光线发生偏转或聚焦；当机械波波长缩短，且光束宽度比机械波波长大得多时，这种折射率的周期性变化起着光栅的作用，使入射光束发生衍射。衍射光的强度、频率、方向等都随着机械波场而变化。其中衍射光偏转角随机械波播出的变化现象称为偏转；衍射光强度随机械波功率而变化的现象称为调制。

对于短波机械波，且光束穿越机械波场的作用距离较大的情形，类似于X射线在点阵上的衍射作用，光束通过机械波场后，出射光束的一侧出现较强的一级衍射光，称为布喇格衍射。

衍射可以分为拉曼-拉斯（Raman-Nath）衍射和布拉格（Bragg）衍射两种情况。本实验室主要研究钼酸铅晶体介质中的布拉格衍射现象。

布拉格方程：θB=sinθB=λfs/2nvs，其中θB为布拉格角，λ为激光波长，n为介质折射率，vs为机械波在介质中的速率。由此知不同的波长对应不同的偏转角φ=2θB，所以可以通过改变机械波波长实现偏转。

布拉格一级衍射效率为：η1=I1/Ii=sin2((π/λ)(LM2Ps/2H)1/2)，其中Ps为机械波功率，M2为材料的品质因素，L、H分别表示换能器的长和宽。由此知当功率改变时，η1也随之改变，因而可实现调制。

1922年，L.N.布里渊在理论上预言了衍射；1932年P。J。W。德拜和F。W。席尔斯以及R。卢卡斯和P。比夸特分别观察到了衍射现象。从1966年到1976年期间，衍射理论、新材料及高性能器件的设计和制造工艺都得到迅速发展。1970年，实现了表面波对导光波的衍射，并研制成功表面（或薄膜）器件。1976年后，随着技术的发展，信号处理已成为光信号处理的一个分支。

①完成实验仪器的连接。

②打开激光器、光强仪、示波器，调节光路，直至在示波器上显示一稳定完整的单峰波形。

③接着打开功率信号源，微调转角平台，直至示波器上显示出布拉格衍射的零、一级衍射图像即一个良好的双峰波形。

④最后测量偏转和调制曲线；

⑤为了获得理想波形，有时需要反复调节激光器、转角平台、光强仪等。

在严格执行实验步骤的条件下，注意以下几点：

①尽量避免地面、桌面、光具座等的晃动；

②记录数据的过程中，所有数据必须是在相同y轴倍率下测得；

③无饱和失真现象；无小毛刺；

④衍射波形不稳定时要等波形较稳定后再读数；

⑤背景光、电压也会对实验现象造成一定影响，应尽量避免。

弹性形变所引起的介质折射率变化可以写成::

式中n为介质的折射率，S为介质形变的程度，p为（或弹光）系数（由材料性质决定）。衍射的特性与互作用长度L的大小有关。衍射特征长度的定义为

式中λ=λ0/n为介质中光波波长（λ0为真空中波长），为机械波波长（vs为机械波速，λs为波长）。由上式可见，在短波工作时，L0很小。

要求的满足条件，相当于平面光栅。此种衍射的特点是：

①对入射光方向无严格要求，一般取垂直入射；

②衍射光有许多级（如上图），第m级衍射光的方向和衍射效率为:

式中Ii为入射光光强；Jm是第m阶贝塞尔函数。当V=1。84弧度时，J1(V)达到最大，并有η=0。339=33。9%，高级衍射的效率更低。

要求满足条件L≥2L0，相当于体光栅。此种衍射的特点是：

①只有当入射光方向满足一定条件时，才有显著的衍射；

②衍射光或者只有+1级或者只有-1级（图b），并分别称为±1级布喇格衍射。布喇格衍射只出现一束衍射光，且η可高达100%(V=π时)，故在实用上一般都采布喇格衍射。

当机械波穿过介质时，在其内产生周期性弹性形变，从而使介质的折射率产生周期性变化，相当于一个移动的相位光栅。若同时有光传过介质，光将被相位光栅所衍射。能快速有效地控制激光束的强度、方向和频率，还可把电信号实时转换为光信号。此外，还是探测材料性质的主要手段。

还可以制作调制器件，制作偏转器件，可调谐滤光器，在光信号处理和集成光通讯方面的应用。

在实际器件中，机械波是由压电换能器激发，互作用介质和压电换能器相结合。器件分为两类。

①体器件：机械波和光波均在介质体内传播，互作用介质和压电换能器常用铟、锡或铝等软金属材料，通过真空冷压焊工艺粘合在一起。

②表面(或薄膜)器件：机械波为沿介质表面传播的表面波，光波则为在平面光波导中传播的导光波。这时，介质和压电材料融为一体，衬底材料必须既具有效应又具有压电效应，常用的材料有锂，而叉指换能器只需在材料表面蒸镀叉指状电极。

根据调制原理制成的器件。改变Pa（实际是改变加在压电换能器上的电信号功率）即可改变η或Id的值。当V较小时，sin(V/2)≈V/2，易得η≈(V/2)∝Pa，即可实现线性调制。

根据偏转原理制成的器件。偏转角(即衍射光与入射光之间的夹角)α=θi+θd，改变加在压电换能器上的电信号的频率f，即可改变衍射光的方向。

由于机械波是向前传播的，衍射时光将发生多普勒频移。对于±1级布喇格衍射，ωd=ωi±Ω，式中ωi、ωd和Ω分别为入射光、衍射光和机械波的圆频率。改变电信号的频率f=Ω/2π，即可改变衍射光的频率。

例如入射光具有复杂的光谱成分(即包括许多不同波长的光)，当θi一定时，λf为常数。相对地改变电信号频率f，波长不同的光将相应地分别被衍射取出。