Области применения акустооптических модуляторов (АОМ-модуляторов)
Принцип действия акустооптического модулятора:
An акустооптический модулятор(АОМ-модулятор) обычно состоит из акустооптических кристаллов, преобразователей, поглощающих устройств и драйверов. Модулированный выходной сигнал драйвера воздействует на преобразователь в виде электрического сигнала, который затем преобразуется в ультразвуковую волну, которая изменяется в форме электрического сигнала. Когда ультразвуковая волна проходит через акустооптическую среду, она вызывает локальное сжатие и растяжение среды, создавая упругую деформацию. Эта деформация периодически изменяется во времени и пространстве, вызывая в среде явление переменной плотности, подобное фазовой решетке. Когда свет проходит через эту среду, возмущенную ультразвуковыми волнами, возникает явление дифракции. Это явление называется акустооптическим эффектом. Под воздействием звука и света оптический носитель модулируется и становится модулированной волной, которая «несет» информацию.
Основные области применения акустооптических модуляторов:
Звуковой и световой переключатель добротности (AOQS)
Акутооптический 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. AOQS обычно используется для модуляции потерь пучка нулевого порядка. При включении радиочастотного драйвера AOQS свет нулевого порядка, вследствие дифракции, препятствует генерации лазера в резонаторе, увеличивая потери резонатора и блокируя выходной сигнал лазера. При кратковременном выключении радиочастотного драйвера накопленная оптическая мощность в резонаторе лазера излучается в виде импульсов, генерируя импульсный лазер. Этот процесс может повторяться с частотой, превышающей 100 кГц. При работе AOQS в состоянии Брэгга наблюдается только один дифракционный луч.
При работе в состоянии Рамана – Нисса возникают множественные дифракционные лучи.
2. Акустооптический модулятор/переключатель (модулятор АОМ)
Акустооптические модуляторы (АОМ) обычно используются вне лазерного резонатора для изменения интенсивности падающего лазерного излучения (амплитудная модуляция). Это может быть простая модуляция включения/выключения для быстрого переключения или модуляция переменного уровня для достижения модуляции интенсивности. Режим модуляции определяется типом ВЧ-драйвера и может быть цифровым (включено/выключено) или аналоговым (синусоидальный, прямоугольный, линейный, случайный…). Как правило, ВЧ-драйвер АОМ использует фиксированную частоту. Ключевой параметрМодулятор АОМ– это время нарастания/спада, которое определяет достижимую «скорость» или ширину полосы амплитудной модуляции. Время нарастания/спада пропорционально диаметру луча внутри модулятора. Следовательно, для достижения быстрого времени нарастания необходимо контролировать диаметр падающего лазерного луча. АОМ может использоваться как затвор (циклически открываясь и закрываясь с заданной частотой), а также как регулируемый аттенюатор (динамически управляющий интенсивностью проходящего света). Лазерная модуляция достигается путём управления радиочастотой, вызывающей звуковые волны в акустооптическом кристалле.
3. Акустооптический дефлектор (АОДФ)
Акутооптический дефлектор (АОДФ) позволяет осуществлять сканирование возбуждаемого луча путем изменения частоты радиочастотного сигнала. Положение сканирования может быть случайным, непрерывным линейным или последовательным точечным. В зависимости от кристалла, длины волны и размера луча достигается время отклика от 0,05 до 15 микросекунд и точный контроль положения в пределах нрад.
4. Акустооптический преобразователь частоты (АОПЧ)
После прохождения всех акустооптических устройств дифракционный выходной луч лазера вызывает сдвиг частоты. Акустооптический преобразователь частоты (АОПЧ) — это компактное устройство, специально разработанное для сдвига частоты. В зависимости от выбранных углов падения, АОПЧ сдвигает частоту вверх или вниз на частоту подаваемого радиочастотного сигнала. Два или более устройств могут быть каскадированы для получения комбинаций суммарных или разностных частот. В изделиях АОПЧ используются специально разработанные углы акустического поглощения, что позволяет минимизировать отражение звука и повысить эффективность АОПЧ.
5. Акустооптический регулируемый фильтр (AOTF)
Акустооптический перестраиваемый фильтр (AOTF) – это твердотельный оптический полосовой фильтр с электронной адресацией и случайным доступом. Он может использоваться для быстрого и динамического выделения определённых длин волн из широкополосных или многоканальных источников. Дифракция возникает при соблюдении определённых условий согласования между акустическими лучами. Таким образом, становится возможным электронное управление параметрами фильтра (такими как длина волны, глубина модуляции и даже полоса пропускания), обеспечивая тем самым быстрый (обычно за микросекунды), динамический и случайный доступ к оптической фильтрации.
Время публикации: 26 мая 2025 г.