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声光系列产品-声光调制器原理及应用

发布时间:2020-09-09 09:13:33 浏览量:44


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

(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。

 


上图是一个常见的声光调制器,由两部分组成,左边是射频驱动器,输出超声波信号,右边是声光调制器晶体。对于常见的数字调制

(TTL)来说,我们只需要将声光调制器正确连接,把我们所需要的调制信号通过SMB接口给到射频驱动器,调整好晶体跟激光器的角

度,就可以实现激光器的开关调制,声光调制器在开关速率上远高于普通的机械斩波器或者机械光闸,这是由于原理上的完全不同所导

致的,普通的机械装置最高的调制速率也就到几千赫兹(KHZ量级),而声光调制器有着非常优异的响应速度,响应的上升沿在几十

个纳秒量级(根据入射光斑大小的不同响应速率会有所变化)这就意味着声光调制器的开关频率能够高达几十兆赫兹(几十MHZ量

级),比机械斩波器的速度高了3-4个数量级,有着非常明显的差距。


对于模拟调制,AOM可以根据输入信号的不同来响应正弦信号,三角波,脉冲波形信号等信号来对激光器进行调制而混合调制就是同

时进行开关调制和模拟调制,下图比较明显的给出了混合调制的输出结果,可以将激光输出进行任意的调制。


 

最后的RF power output 就对应着声光调制器一级光的强度变化,我们可以看到声光调制器可以做到对激光器进行任意波形的调制效

果。对于某些应用或者对于某些特殊的连续激光器,往往又需要调制,又需要比较高的功率稳定性,这样我们就可以用声光调制器搭配

noise eater来进行使用,下图是noise eater,以及使用所需要搭建的光路



Noise eater 会根据探测器反馈实时的功率变化,然后给出相应的信号到AOM调制接口,这样就可以实现激光器功率的稳定,实际上是利用了声光调制器的高速调制功能,把激光器的功率稳定在其功率抖动之下,下图是搭配使用之后的效果


 

左图input intensity 表示激光器本身功率的抖动,set point 表示想要激光器功率稳定的效果,右图则是对应给与声光调制器驱动的信

号,这样激光器的功率就会有非常大的稳定,一般来说可以把激光器功率稳定在1%甚至0.1%以内。