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基于声光效应而实现的声光调制

时间:2020-10-14 来源: 访问量:1012

声光原理在很早之前就已经为人所知了,但是声光器件真正的发展和长足的进步是随着激光技术的飞速发展才带动的,在实际的应用中声光器件一般是作为整个光学系统中的一个部件来进行使用,声光器件包括Q开关,锁模器,声光调制器(AOM),声光偏转器(AODF),声光移频器(AOFS),声光可调谐滤波器AOTF)声光设备本质上是一个光学单元(晶体)的其中一个面与一个射频信号发生器(产生10-100MHz级别的超声波)相连接而组成的一个器件,由于光的弹性效应,超声波对介质的折射率产生正弦扰动,使得介质折射率有了周期性变化,形成了体光栅结构,光栅的周期由声速和频率决定,当光波长跟驱动器频率匹配时,光和光栅相互作用,行程强的一级衍射效应。其中声光调制器AOM主要用来做光的调制,可以对光束进行数字调制也叫做开调制(TTL调制),模拟调制,或者混合调制。还可以对一些不方便功率调节的激光器进行功率调节。

声光调制是基于声光效应而实现的。声光调制器由声光介质、电-声换能器、吸声(或反射)装置及驱动电源等组成。

声光调制器

声光介质是指声光相互作用的区域。当一束光通过变化的声场时,由于光和超声场的相互作用,其出射光就具有随时间而变化的各级衍射光,利用衍射光的强度随超声波强度的变化而变化的性质,就可以制成光强度调制器。

电-声换能器(又称超声发生器)可以利用某些压电晶体(如石英、LiNbO3等)或压电半导体(如CdS、ZnO等)的反压电效应,在外加电场作用下产生机械振动而形成超声波,因此它起着将调制的电功率转换成声功率的作用。

吸声(或反射)装置放置在超声源的对面,用以吸收已通过介质的声波(工作于行波状态),以免返回介质产生干扰,但要使超声场为驻波状态,则需要将吸声装置换成声反射装置。

驱动电源用以产生调制电信号施加于电声换能器的两端电极上,驱动声光调制器(换能器)工作。

选择调制器的最重要因素是所需的速度。这会影响材料的选择,调制器设计和要使用的RF驱动器。调制器的速度由上升时间描述,该上升时间确定调制器可以对应用的RF驱动器做出响应的速度,并限制调制速率。上升时间与声波穿过光束所需的时间成正比,因此受调制器内光束直径的影响。

关于速度,调制器分为两大类。速度非常快的调制器可以提供高达〜70 MHz的调制频率,并且上升时间可以低至4ns。输入光束必须非常紧密地聚焦到调制器中才能达到该速度。较低频率的调制器没有此限制,但是可以接受较大的输入光束。它们的上升时间通常是相对于输入光束直径指定的,单位为ns/mm。

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