Области применения акустооптических модуляторов (АОМ-модуляторов)
Принцип работы акустооптического модулятора:
An акустооптический модуляторАкустооптический модулятор (АОМ) обычно состоит из акустооптических кристаллов, преобразователей, поглощающих устройств и драйверов. Модулированный выходной сигнал от драйвера воздействует на преобразователь в виде электрического сигнала, который затем преобразуется в ультразвуковую волну, изменяющуюся в форме электрического сигнала. Когда ультразвуковая волна проходит через акустооптическую среду, она вызывает локальное сжатие и растяжение среды, генерируя упругую деформацию. Эта деформация периодически изменяется во времени и пространстве, вызывая явление чередующейся плотности среды, подобное фазовой решетке. Когда свет проходит через эту среду, возмущенную ультразвуковыми волнами, происходит дифракционное явление. Это явление называется акустооптическим эффектом. Под воздействием звука и света оптическая несущая модулируется и становится модулированной волной, которая «несет» информацию.
Основные области применения акустооптических модуляторов:
Звуковой и световой переключатель Q (AOQS)
Акустооптический переключатель добротности (AOQS) работает внутри лазерного резонатора и активно регулируется.
Значение добротности (Q) в резонаторе используется для генерации импульсных лазеров с короткими импульсами и высокой пиковой мощностью. Для модуляции потерь пучка нулевого порядка обычно используется AOQS. Когда радиочастотный драйвер AOQS включен, свет нулевого порядка, из-за дифракции, препятствует генерации лазера в резонаторе, увеличивая потери в резонаторе и блокируя выходной сигнал лазера. Когда радиочастотный драйвер кратковременно выключен, накопленная оптическая мощность в лазерном резонаторе излучается в виде импульсов, генерируя тем самым импульсный лазер. Этот процесс может повторяться со скоростью, превышающей 100 кГц. Когда AOQS работает в брэгговском состоянии, существует только один дифракционный пучок.
При работе в рамановском режиме (состоянии Нисса) образуется несколько дифракционных пучков.
2. Акустооптический модулятор/переключатель (АОМ-модулятор)
Акустооптические модуляторы (АОМАОМ (акустическую модуляцию модуляции) обычно используются вне лазерного резонатора для изменения интенсивности падающего лазерного излучения (амплитудная модуляция АМ). Это может быть простая модуляция типа «вкл/выкл» для быстрого переключения или модуляция с переменным уровнем для модуляции интенсивности. Режим модуляции определяется типом ВЧ-драйвера и может быть цифровым (вкл/выкл) или аналоговым (синусоидальный, прямоугольный, линейный, случайный…). Как правило, ВЧ-драйвер АОМ использует фиксированную частоту. Ключевым параметром являетсяАОМ-модуляторВремя нарастания/спада — это время, определяющее достижимую «скорость» или полосу пропускания амплитудной модуляции. Время нарастания/спада пропорционально диаметру луча внутри модулятора. Следовательно, для получения быстрого времени нарастания необходимо контролировать диаметр падающего лазерного луча. АОМ может использоваться как затвор (циклически включаясь и выключаясь с заданной частотой), а также как переменный аттенюатор (динамически управляющий интенсивностью передаваемого света). Лазерная модуляция достигается путем управления радиочастотой для генерации звуковых волн в акустооптическом кристалле.
3. Акустооптический дефлектор (АОДФ)
Акустооптический дефлектор (АОДФ) позволяет осуществлять сканирование возбуждаемого пучка путем изменения частоты радиочастотного возбуждения. Положение сканирования может быть случайным, непрерывным линейным сканированием и последовательным точечным отклонением. В зависимости от кристалла, длины волны и размера пучка можно достичь времени отклика от 0,05 до 15 микросекунд и точного управления положением в нРад.
4. Акустооптический частотный преобразователь (АОФП)
После прохождения через все акустооптические устройства дифракционный выходной луч лазерного луча вызовет сдвиг частоты. Акустооптический частотный сдвигатель (АОФС) — это компактное устройство, специально разработанное для осуществления сдвига частоты. В зависимости от выбранных различных углов падения, АОФС сдвигает частоту вверх или вниз на частоту подаваемого радиочастотного сигнала, и два или более устройств могут быть последовательно соединены для получения суммарных или разностных комбинаций частот. В изделиях АОФС используются специально разработанные углы акустического поглотителя, которые позволяют минимизировать отражение звука и повысить эффективность АОФС.
5. Акустооптический регулируемый фильтр (AOTF)
Акустооптический перестраиваемый фильтр (АОТФ) — это твердотельный оптический полосовой фильтр с электронной адресацией и произвольным доступом. Он может использоваться для быстрого и динамического выбора определенных длин волн из широкополосных или многолинейных источников. Дифракция возникает при соблюдении определенных условий согласования между акустическими лучами. Таким образом, становится возможным электронно управлять параметрами фильтра (такими как длина волны, глубина модуляции и даже полоса пропускания), обеспечивая тем самым быстрый (обычно за микросекунды), динамический и произвольный доступ к оптической фильтрации.
Дата публикации: 26 мая 2025 г.