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声光调制是一种外调制技术,通常把控制激光束强度变化的声光器件称作声光调制器。声光调制技术比光源的直接调制技术有高得多的调制频率;与电光调制技术相比,它有更高的消光比(一般大于1000:1),更低的驱动功率,更优良的温度稳定性和更好的光点质量以及低的价格;与机械调制方式相比,它有更小的体积、重量和更好的输出波形。
声光调制器,根据它的用途特点可分为:脉冲声光调制器、线性声光调制器、正弦声光调制器、红外声光调制器等。
工作原理
声光调制器由声光介质(本系列产品包括PbMoO4,TeO2,ZF-6重火石玻璃)和压电换能器构成。当驱动源的某种特定载波频率驱动换能器时,换能器即产生同一频率的超声波并传入声光介质,在介质内形成折射率声摴庹?,光束通过介质时即发生相互作用而改变光的传播方向即产生衍射,如图1所示。
blg.jpg
图1 布拉格衍射原理图
衍射模式有布拉格衍射和拉曼-奈斯型衍射。激光腔外使用的声光调制器一般采用布拉格型,衍射角为:sinθd≈θd=(λ0/υ)f1
一级光衍射效率η为:η1=I1/IT=sin2(Δψ/2)
Δψ=(π/λ0)√2LM2Pa/H
式中λ0为光波长;V为声光介质中的声速;I1为一级光衍射强度;L为声光互作用长度;H为声光互作用宽(高)度;M2为声光品质因数;Pa为声功率。
当外加信号通过驱动电源作用到声光器件时,超声强度随此信号变化,衍射光强也随之变化,从而实现了对激光的振幅或强度调制;当外加信号仅为载波频率且不随时间变化时,衍射光的频率发生变化而达到移频。
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图2 衍射光随调制信号的变化
参数定义
光波长---用于声光互作用的有效波长。
光波长范围---满足声光性能参数规约的光波长宽度。
工作频率---声光器件工作的声载波频率。
衍射效率---一级光强(或衍射光强)与透过声光介质总光强的百分比值。
脉冲重复率---脉冲信号包络的时间周期的倒数。
光脉冲上升时间---脉冲信号前沿从10%上升到90%稳定值的时间。
动态调制度---信号包络的最大值Imax和最小值Imin,按公式Imax-Imin/Imax+Imin计算的数值。
调制带宽---以低频信号的最大调制度为基值,改变调制信号直到调制度下降3dB所对应的频率宽度。
线性度---一级衍射光强与控制电压改变的关系曲线的线性状况。
电压可调范围---满足线性度指标的控制电压范围。
线性光强等级---衍射光强度随控制电压改变所能达到可分辨的光强变化等级,亦可称之为灰度等级。
消光比---一级光衍射光方向上器件处于“开”状态的最佳衍射光强与“关”状态下的杂散光强之比值。
光学透过率---声光介质插入光路中的透过光强与自由光路的光强之百分比值。
移频带宽---以中心频率处衍射光强的最大值为基准,衍射光强随声载波频率改变而下降至3dB所对应的带宽。
以上来自http://www.sipat.com/1sweb/AOM.htm |
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