![[光學(xué)原理與應(yīng)用-975]：聲光調(diào)制器AOM 聲光調(diào)制器原理](http://pic.xiahunao.cn/yaotu/[光學(xué)原理與應(yīng)用-975]：聲光調(diào)制器AOM 聲光調(diào)制器原理)
福晶 AOM 聲光調(diào)制器原理福晶 AOMAcousto?Optic Modulator核心物理基礎(chǔ)聲光效應(yīng)彈光效應(yīng) 布拉格衍射。福晶產(chǎn)品分為自由空間 AOM、光纖耦合 FAOM兩大類(lèi)全部工作在布拉格衍射模式幾乎不用喇曼?奈斯多級(jí)衍射用于激光強(qiáng)度調(diào)制、光開(kāi)關(guān)、光移頻一、器件內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)福晶 AOM完整系統(tǒng)由兩大部分AOM 本體 RF 射頻驅(qū)動(dòng)器射頻驅(qū)動(dòng)器 RF Driver外部配套輸出幾十三百 MHz 射頻信號(hào)可以接收 TTL / 模擬電壓用來(lái)開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)射頻功率間接控制光強(qiáng)..。壓電換能器壓電陶瓷鍵合在聲光晶體側(cè)面接收射頻 RF 電信號(hào)把高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波機(jī)械振動(dòng)傳入晶體內(nèi)部吸聲背襯吸收超聲行波防止聲波反射形成駐波保證是單向傳播的行波光柵。聲光介質(zhì)晶體福晶常用TeO?二氧化碲、熔融石英超聲波在晶體內(nèi)部傳播發(fā)生聲光互作用。聲光互作用的基本原理是超聲波改變的晶體的折射率光學(xué)窗口入射 / 出射激光通光窗口。福晶 AOM 典型指標(biāo)中心頻率最高 300 MHz上升時(shí)間最低 6 ns衍射效率最高可達(dá) 90%。二、物理原理分步通俗講解1彈光效應(yīng)生成動(dòng)態(tài)移動(dòng)折射率光柵射頻信號(hào)加到壓電換能器 → 換能器產(chǎn)生高頻超聲波超聲波以聲速在晶體里面?zhèn)鞑?。超聲波是彈性行波晶體內(nèi)部周期性壓縮、稀疏晶體密度周期性變化通過(guò)彈光效應(yīng)晶體折射率跟著周期性起伏 等效于在晶體內(nèi)部生成一面正在移動(dòng)的相位光柵聲光柵光柵周期 Λ 超聲波波長(zhǎng)。光柵不是刻在晶體上的實(shí)物光柵是聲波臨時(shí)產(chǎn)生射頻關(guān)閉超聲波消失光柵立刻消失。2布拉格衍射福晶 AOM 核心工作模式激光以布拉格角 θB入射到動(dòng)態(tài)聲光柵上滿(mǎn)足布拉格條件\(\sin\theta_B\frac{\lambda}{2\Lambda}\)λ激光波長(zhǎng)Λ聲波波長(zhǎng)...。發(fā)生衍射后輸出兩束主光束0 級(jí)光直通光沒(méi)有發(fā)生衍射頻率不變1或?1一級(jí)衍射光偏轉(zhuǎn) 2θB 角度光頻率發(fā)生多普勒頻移光頻率偏移量等于射頻驅(qū)動(dòng)頻率\(f_{RF}\)\(f_{1}f_{0}\pm f_{RF}\)。福晶 AOM 工程上使用一級(jí)衍射光作為輸出光0 級(jí)光做廢料光束遮擋。3強(qiáng)度調(diào)制怎么實(shí)現(xiàn)AOM 最常用功能衍射效率一級(jí)光的光功率占入射光功率比例由射頻驅(qū)動(dòng)功率大小控制RF 驅(qū)動(dòng)功率 0沒(méi)有超聲波光柵消失全部激光走 0 級(jí)一級(jí)衍射光輸出為 0光關(guān)斷RF 功率從小到大增加超聲波振幅變大光柵折射率調(diào)制深度變大 →一級(jí)衍射光功率逐步升高RF 功率到最佳工作點(diǎn)一級(jí)衍射效率達(dá)到最大85?90%輸出光最強(qiáng)。所以給 RF 驅(qū)動(dòng)器輸入模擬電壓 / TTL 電平改變射頻輸出功率就可以實(shí)現(xiàn)激光高速開(kāi)關(guān)、連續(xù)光強(qiáng)調(diào)節(jié)。上升 / 下降時(shí)間福晶 AOM 的開(kāi)關(guān)速度由光束光斑直徑、晶體聲速?zèng)Q定光斑越小響應(yīng)越快最低可到 6 ns...。4頻率偏移現(xiàn)象一級(jí)衍射光會(huì)產(chǎn)生光頻移0 級(jí)光無(wú)頻移。1 級(jí)光頻率 入射光頻率 射頻頻率?1 級(jí)光頻率 入射光頻率 ?射頻頻率在光拍頻、干涉、激光冷卻場(chǎng)景這個(gè)頻移會(huì)被利用普通激光打標(biāo)只利用光強(qiáng)調(diào)制頻移可以忽略。三、喇曼?奈斯衍射 vs 布拉格衍射福晶選型說(shuō)明表格模式特點(diǎn)福晶 AOM 采用喇曼?奈斯衍射產(chǎn)生 0、±1、±2…… 多級(jí)衍射效率低低頻、短互作用長(zhǎng)度不采用布拉格衍射只有 0 級(jí)和 1 級(jí)兩束主要光衍射效率高適合高速調(diào)制?全部商用 AOM 采用該模式四、關(guān)鍵參數(shù)與物理關(guān)系中心射頻頻率\(f_{RF}\)越高聲波長(zhǎng) Λ 越小布拉格角越大0 級(jí)光與 1 級(jí)光空間分離越好同時(shí)調(diào)制速度越快福晶最高 300 MHz...。聲速\(V_s\)晶體材料決定\(ΛV_s/f_{RF}\)TeO?慢模聲速約 4200 m/s。衍射效率正比射頻聲功率受晶體材料、偏振、波長(zhǎng)、布拉格對(duì)準(zhǔn)影響。上升時(shí)間\(t_r\fracgv5xshg9wyt{V_s}\)d 為入射激光光斑直徑光斑越小開(kāi)關(guān)越快但是可通光孔徑變小...。五、福晶 AOM 兩種典型產(chǎn)品自由空間 AOMCAOM 系列入射、出射自由空間光束用于激光打標(biāo)、科研光路需要嚴(yán)格調(diào)節(jié)入射光布拉格角。光纖耦合 FAOM輸入輸出帶光纖保偏 / 非保偏內(nèi)部已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)布拉格角用戶(hù)無(wú)需調(diào)光路直接接光纖系統(tǒng)用于光纖激光器、光纖傳感系統(tǒng)...。六、工程使用關(guān)鍵點(diǎn)光路必須對(duì)準(zhǔn)布拉格角否則一級(jí)衍射效率暴跌RF 驅(qū)動(dòng)器 50Ω 阻抗匹配射頻電纜阻抗 50ΩAOM 工作射頻功率會(huì)發(fā)熱大功率場(chǎng)景需要散熱輸出一般取1 級(jí)衍射光0 級(jí)光做擋光處理TTL 信號(hào)輸入 RF 驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)納秒?微秒級(jí)激光光開(kāi)關(guān)模擬輸入實(shí)現(xiàn)連續(xù)光功率衰減。七、AOM 與 AOD 聲光偏轉(zhuǎn)器簡(jiǎn)單區(qū)分福晶同時(shí)做兩類(lèi)器件AOM 聲光調(diào)制器射頻頻率固定只改變射頻功率實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)調(diào)制、光開(kāi)關(guān)。AOD 聲光偏轉(zhuǎn)器改變射頻信號(hào)頻率改變布拉格角實(shí)現(xiàn)光束角度掃描偏轉(zhuǎn)用于高速掃描成像不做光強(qiáng)調(diào)制為主... [光學(xué)原理與應(yīng)用-975]：聲光調(diào)制器AOM 聲光調(diào)制器原理
福晶 AOM 聲光調(diào)制器原理福晶 AOMAcousto?Optic Modulator核心物理基礎(chǔ)聲光效應(yīng)彈光效應(yīng) 布拉格衍射。福晶產(chǎn)品分為自由空間 AOM、光纖耦合 FAOM兩大類(lèi)全部工作在布拉格衍射模式幾乎不用喇曼?奈斯多級(jí)衍射用于激光強(qiáng)度調(diào)制、光開(kāi)關(guān)、光移頻一、器件內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)福晶 AOM完整系統(tǒng)由兩大部分AOM 本體 RF 射頻驅(qū)動(dòng)器射頻驅(qū)動(dòng)器 RF Driver外部配套輸出幾十三百 MHz 射頻信號(hào)可以接收 TTL / 模擬電壓用來(lái)開(kāi)關(guān)、調(diào)節(jié)射頻功率間接控制光強(qiáng)..。壓電換能器壓電陶瓷鍵合在聲光晶體側(cè)面接收射頻 RF 電信號(hào)把高頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波機(jī)械振動(dòng)傳入晶體內(nèi)部吸聲背襯吸收超聲行波防止聲波反射形成駐波保證是單向傳播的行波光柵。聲光介質(zhì)晶體福晶常用TeO?二氧化碲、熔融石英超聲波在晶體內(nèi)部傳播發(fā)生聲光互作用。聲光互作用的基本原理是超聲波改變的晶體的折射率光學(xué)窗口入射 / 出射激光通光窗口。福晶 AOM 典型指標(biāo)中心頻率最高 300 MHz上升時(shí)間最低 6 ns衍射效率最高可達(dá) 90%。二、物理原理分步通俗講解1彈光效應(yīng)生成動(dòng)態(tài)移動(dòng)折射率光柵射頻信號(hào)加到壓電換能器 → 換能器產(chǎn)生高頻超聲波超聲波以聲速在晶體里面?zhèn)鞑?。超聲波是彈性行波晶體內(nèi)部周期性壓縮、稀疏晶體密度周期性變化通過(guò)彈光效應(yīng)晶體折射率跟著周期性起伏 等效于在晶體內(nèi)部生成一面正在移動(dòng)的相位光柵聲光柵光柵周期 Λ 超聲波波長(zhǎng)。光柵不是刻在晶體上的實(shí)物光柵是聲波臨時(shí)產(chǎn)生射頻關(guān)閉超聲波消失光柵立刻消失。2布拉格衍射福晶 AOM 核心工作模式激光以布拉格角 θB入射到動(dòng)態(tài)聲光柵上滿(mǎn)足布拉格條件\(\sin\theta_B\frac{\lambda}{2\Lambda}\)λ激光波長(zhǎng)Λ聲波波長(zhǎng)...。發(fā)生衍射后輸出兩束主光束0 級(jí)光直通光沒(méi)有發(fā)生衍射頻率不變1或?1一級(jí)衍射光偏轉(zhuǎn) 2θB 角度光頻率發(fā)生多普勒頻移光頻率偏移量等于射頻驅(qū)動(dòng)頻率\(f_{RF}\)\(f_{1}f_{0}\pm f_{RF}\)。福晶 AOM 工程上使用一級(jí)衍射光作為輸出光0 級(jí)光做廢料光束遮擋。3強(qiáng)度調(diào)制怎么實(shí)現(xiàn)AOM 最常用功能衍射效率一級(jí)光的光功率占入射光功率比例由射頻驅(qū)動(dòng)功率大小控制RF 驅(qū)動(dòng)功率 0沒(méi)有超聲波光柵消失全部激光走 0 級(jí)一級(jí)衍射光輸出為 0光關(guān)斷RF 功率從小到大增加超聲波振幅變大光柵折射率調(diào)制深度變大 →一級(jí)衍射光功率逐步升高RF 功率到最佳工作點(diǎn)一級(jí)衍射效率達(dá)到最大85?90%輸出光最強(qiáng)。所以給 RF 驅(qū)動(dòng)器輸入模擬電壓 / TTL 電平改變射頻輸出功率就可以實(shí)現(xiàn)激光高速開(kāi)關(guān)、連續(xù)光強(qiáng)調(diào)節(jié)。上升 / 下降時(shí)間福晶 AOM 的開(kāi)關(guān)速度由光束光斑直徑、晶體聲速?zèng)Q定光斑越小響應(yīng)越快最低可到 6 ns...。4頻率偏移現(xiàn)象一級(jí)衍射光會(huì)產(chǎn)生光頻移0 級(jí)光無(wú)頻移。1 級(jí)光頻率 入射光頻率 射頻頻率?1 級(jí)光頻率 入射光頻率 ?射頻頻率在光拍頻、干涉、激光冷卻場(chǎng)景這個(gè)頻移會(huì)被利用普通激光打標(biāo)只利用光強(qiáng)調(diào)制頻移可以忽略。三、喇曼?奈斯衍射 vs 布拉格衍射福晶選型說(shuō)明表格模式特點(diǎn)福晶 AOM 采用喇曼?奈斯衍射產(chǎn)生 0、±1、±2…… 多級(jí)衍射效率低低頻、短互作用長(zhǎng)度不采用布拉格衍射只有 0 級(jí)和 1 級(jí)兩束主要光衍射效率高適合高速調(diào)制?全部商用 AOM 采用該模式四、關(guān)鍵參數(shù)與物理關(guān)系中心射頻頻率\(f_{RF}\)越高聲波長(zhǎng) Λ 越小布拉格角越大0 級(jí)光與 1 級(jí)光空間分離越好同時(shí)調(diào)制速度越快福晶最高 300 MHz...。聲速\(V_s\)晶體材料決定\(ΛV_s/f_{RF}\)TeO?慢模聲速約 4200 m/s。衍射效率正比射頻聲功率受晶體材料、偏振、波長(zhǎng)、布拉格對(duì)準(zhǔn)影響。上升時(shí)間\(t_r\fracgv5xshg9wyt{V_s}\)d 為入射激光光斑直徑光斑越小開(kāi)關(guān)越快但是可通光孔徑變小...。五、福晶 AOM 兩種典型產(chǎn)品自由空間 AOMCAOM 系列入射、出射自由空間光束用于激光打標(biāo)、科研光路需要嚴(yán)格調(diào)節(jié)入射光布拉格角。光纖耦合 FAOM輸入輸出帶光纖保偏 / 非保偏內(nèi)部已經(jīng)對(duì)準(zhǔn)布拉格角用戶(hù)無(wú)需調(diào)光路直接接光纖系統(tǒng)用于光纖激光器、光纖傳感系統(tǒng)...。六、工程使用關(guān)鍵點(diǎn)光路必須對(duì)準(zhǔn)布拉格角否則一級(jí)衍射效率暴跌RF 驅(qū)動(dòng)器 50Ω 阻抗匹配射頻電纜阻抗 50ΩAOM 工作射頻功率會(huì)發(fā)熱大功率場(chǎng)景需要散熱輸出一般取1 級(jí)衍射光0 級(jí)光做擋光處理TTL 信號(hào)輸入 RF 驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)納秒?微秒級(jí)激光光開(kāi)關(guān)模擬輸入實(shí)現(xiàn)連續(xù)光功率衰減。七、AOM 與 AOD 聲光偏轉(zhuǎn)器簡(jiǎn)單區(qū)分福晶同時(shí)做兩類(lèi)器件AOM 聲光調(diào)制器射頻頻率固定只改變射頻功率實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)調(diào)制、光開(kāi)關(guān)。AOD 聲光偏轉(zhuǎn)器改變射頻信號(hào)頻率改變布拉格角實(shí)現(xiàn)光束角度掃描偏轉(zhuǎn)用于高速掃描成像不做光強(qiáng)調(diào)制為主...