Obszary zastosowań modulatorów akustooptycznych (Modulator AOM)

Obszary zastosowań modulatorów akustooptycznych (Modulator AOM)

Zasada działania modulatora akustooptycznego:

An modulator akustooptycznyModulator AOM (AOM Modulator) zazwyczaj składa się z kryształów akustooptycznych, przetworników, elementów absorpcyjnych i sterowników. Modulowany sygnał wyjściowy ze sterownika oddziałuje na przetwornik w postaci sygnału elektrycznego, a następnie jest przekształcany w falę ultradźwiękową, która zmienia się w postaci sygnału elektrycznego. Gdy fala ultradźwiękowa przechodzi przez ośrodek akustooptyczny, powoduje lokalne ściskanie i wydłużanie ośrodka, generując odkształcenie sprężyste. Odkształcenie to zmienia się okresowo w czasie i przestrzeni, powodując, że ośrodek wykazuje zjawisko zmiennej gęstości, podobne do siatki fazowej. Gdy światło przechodzi przez ten ośrodek zaburzony falami ultradźwiękowymi, występuje zjawisko dyfrakcji. Zjawisko to nazywa się efektem akustooptycznym. Pod wpływem dźwięku i światła nośna optyczna ulega modulacji i staje się falą modulowaną, która „niesie” informację.

Główne zastosowania modulatorów akustooptycznych:

Przełącznik dźwięku i światła Q (AOQS)

Przełącznik akutooptyczny Q-switching (AOQS) działa wewnątrz komory laserowej i jest aktywnie regulowany

Wartość Q w rezonatorze służy do generowania laserów impulsowych o krótkich impulsach i wysokiej mocy szczytowej. AOQS jest zwykle używany do modulacji strat wiązki rzędu 0. Po włączeniu sterownika częstotliwości radiowej AOQS, światło rzędu 0, ze względu na dyfrakcję, zapobiega oscylacjom lasera w rezonatorze, zwiększając straty w rezonatorze i blokując wyjście lasera. Po krótkotrwałym wyłączeniu sterownika częstotliwości radiowej, skumulowana moc optyczna w rezonatorze lasera jest emitowana w postaci impulsów, generując w ten sposób laser impulsowy. Proces ten można powtarzać z częstotliwością przekraczającą 100 kHz. Gdy AOQS działa w stanie Bragga, występuje tylko pojedyncza wiązka dyfrakcyjna.

Podczas pracy w stanie Ramana-Nissa występują wielokrotne wiązki dyfrakcyjne.

2. Modulator/przełącznik akustooptyczny (Modulator AOM)

Modulatory akustooptyczne (AOM) są zazwyczaj używane poza komorą lasera do zmiany intensywności padającego lasera (modulacja amplitudy AM). Może to być prosta modulacja ON/OFF do szybkiego przełączania lub modulacja o zmiennym poziomie w celu uzyskania modulacji intensywności. Tryb modulacji jest określany przez typ sterownika RF i może być cyfrowy (włącz/wyłącz) lub analogowy (sinusoidalny, prostokątny, liniowy, losowy…). Ogólnie rzecz biorąc, sterowanie RF w AOM przyjmuje stałą częstotliwość. Kluczowym parametremModulator AOMto czas narastania/opadania, który definiuje osiągalną „prędkość” lub szerokość pasma modulacji amplitudy. Czas narastania/opadania jest proporcjonalny do średnicy wiązki w modulatorze. Dlatego, aby uzyskać szybki czas narastania, należy kontrolować średnicę padającej wiązki laserowej. Modulacja laserowa (AOM) może być używana jako migawka (cyklicznie włączana i wyłączana z ustaloną częstotliwością), a także jako tłumik zmienny (dynamicznie kontrolujący natężenie transmitowanego światła). Modulacja laserowa jest uzyskiwana poprzez sterowanie częstotliwością radiową, która generuje fale dźwiękowe w krysztale akustooptycznym.

3. Deflektor akustooptyczny (AODF)

Deflektor akutooptyczny (AODF) umożliwia skanowanie wiązki wzbudzonej poprzez zmianę częstotliwości fal radiowych. Pozycja skanowania może być losowa, ciągła i sekwencyjna. W zależności od kryształu, długości fali i rozmiaru wiązki, możliwe jest osiągnięcie czasu reakcji od 0,05 do 15 mikrosekund oraz precyzyjnej kontroli położenia nRad.

4. Przesuwnik częstotliwości akustooptycznej (AOFS)

Po przejściu przez wszystkie urządzenia akustooptyczne, dyfrakcyjna wiązka lasera powoduje przesunięcie częstotliwości. Akustooptyczny przesuwnik częstotliwości (AOFS) to kompaktowe urządzenie zaprojektowane specjalnie do przesunięcia częstotliwości. W zależności od wybranych kątów padania, AOFS przesuwa częstotliwość w górę lub w dół o częstotliwość zastosowanego sygnału radiowego, a dwa lub więcej urządzeń można połączyć kaskadowo, aby uzyskać kombinacje częstotliwości sumarycznych lub różnicowych. Produkty AOFS wykorzystują specjalnie zaprojektowane kąty absorbera akustycznego, które minimalizują odbicie dźwięku i zwiększają wydajność AOFS.

5. Filtr akustooptyczny regulowany (AOTF)

Filtr akustooptyczny strojony (AOTF) to półprzewodnikowy, elektronicznie adresowany i losowo dostępny optyczny filtr pasma przenoszenia. Służy do szybkiego i dynamicznego wyboru określonych długości fal ze źródeł szerokopasmowych lub wieloliniowych. Dyfrakcja występuje, gdy spełnione są określone warunki dopasowania między wiązkami akustycznymi. Dzięki temu możliwe staje się elektroniczne sterowanie parametrami filtru (takimi jak długość fali, głębokość modulacji, a nawet szerokość pasma), zapewniając tym samym szybki (zwykle mikrosekundowy), dynamiczny i losowy dostęp do filtracji optycznej.