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声光产品系列(二)——声光移频器的原理及应用

发布时间:2020-10-16 16:53:50 浏览量:69 作者:Miles

摘要

声光移频器是利用声光互作用来获得光的移频,声光移频器的主要特性参量有三个:一级衍射效率、移频带宽、移频精度或频率稳定

度。为了提高声光移频器输出光的衍射效率和移频带宽,声光器件必须工作在布拉格衍射模式;提高压电换能器带宽,采取超声跟踪以

提高布拉格带宽和解决带宽阻抗匹配技术。声光移频器的移频量和移频精度主要由驱动电功率信号决定,声光器件本身对频率基本没有

影响,所以为保证声光移频器的移频精度或频率稳定度,驱动源必须采用高稳定度的晶体振荡器或高稳定性的功率信号源.


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。


声光移频器是利用声光互作用来获得光的移频,声光移频器的主要特性参量有三个:一级衍射效率、移频带宽、移频精度或频率稳定

度。为了提高声光移频器输出光的衍射效率和移频带宽,声光器件必须工作在布拉格衍射模式;提高压电换能器带宽,采取超声跟踪以

提高布拉格带宽和解决带宽阻抗匹配技术。声光移频器的移频量和移频精度主要由驱动电功率信号决定,声光器件本身对频率基本没有

影响,所以为保证声光移频器的移频精度或频率稳定度,驱动源必须采用高稳定度的晶体振荡器或高稳定性的功率信号源。

 


声光移频器AOFS主要用来做光束中心频率的调节,由于多普勒效应,可以使得光束频率增加或者减少一定频率,增加和减少的频率由

超声波射频驱动所决定,频率可以在一定范围内调节。超声波射频驱动器的输出频率范围大概是几十到上百兆赫兹的水平,所以在使用

单台的声光移频器的移频范围就是几十兆赫兹,可以是光束原有频率加几十兆赫兹(正一级光)或者减少几十兆赫兹(负一级光)。可

见光本身是频率是远高于声光移频器产生的频率的,所以在光束颜色上人眼是看不出变化的。


那么如果想要移动比如3兆赫兹这种或者更小的频率的话那么我们需要两台声光移频器连用来做差频,第一台声光移频器的正一级光进

入第二台声光移频器,调节角度使能量集中在负一极光上,这样产生的光束中心频率的改变量就是两台声光移频器的差值,这样可以实

现光束中心波长更精细(单台频率调节步进为35khz),范围更大的调节。


声光移频器作为一个器件,在各种实验场景中有着众多的应用,比如在冷原子方面,通常会搭配可调谐激光器,先使用可调谐激光器调

节激光频率,最后再使用声光移频器去移频和锁定到相对应的波长上就可以,此外,声光移频器在多普勒测速以及外差干涉检测方面也

有着许多的应用。