Anwendungsgebiete von akustooptischen Modulatoren (AOM-Modulator)
Funktionsprinzip des akustooptischen Modulators:
An akustooptischer ModulatorEin akustooptischer Modulator (AOM-Modulator) besteht typischerweise aus akustooptischen Kristallen, Wandlern, Absorptionselementen und Treibern. Das vom Treiber ausgegebene modulierte Signal wirkt als elektrisches Signal auf den Wandler und wird anschließend in eine Ultraschallwelle umgewandelt, deren Amplitude sich ebenfalls als elektrisches Signal ändert. Beim Durchgang durch das akustooptische Medium bewirkt die Ultraschallwelle lokale Kompression und Dehnung und erzeugt so elastische Spannungen. Diese Spannungen ändern sich periodisch mit Zeit und Raum, wodurch das Medium ein alternierendes Dichtephänomen aufweist, ähnlich einem Phasengitter. Wenn Licht durch dieses von Ultraschallwellen angeregte Medium dringt, tritt Beugung auf. Dieses Phänomen wird als akustooptischer Effekt bezeichnet. Unter dem Einfluss von Schall und Licht wird der optische Träger moduliert und bildet eine modulierte Welle, die Information „transportiert“.
Die wichtigsten Anwendungsgebiete von akustooptischen Modulatoren:
Ton- und Licht-Q-Schalter (AOQS)
Der akutooptische Q-Schalter (AOQS) arbeitet innerhalb des Laserresonators und wird aktiv justiert.
Der Q-Faktor im Resonator dient zur Erzeugung gepulster Laser mit kurzen Pulsen und hoher Spitzenleistung. AOQS wird üblicherweise zur Modulation der Verluste des Strahls nullter Ordnung eingesetzt. Beim Einschalten des Hochfrequenztreibers von AOQS verhindert das Licht nullter Ordnung aufgrund von Beugung die Oszillation des Lasers im Resonator, wodurch die Resonatorverluste erhöht und die Laserleistung blockiert werden. Wird der Hochfrequenztreiber kurzzeitig abgeschaltet, wird die im Laserresonator akkumulierte optische Leistung in Form von Pulsen emittiert und erzeugt so einen gepulsten Laser. Dieser Prozess kann mit einer Frequenz von über 100 kHz wiederholt werden. Im Bragg-Zustand existiert bei AOQS nur ein einziger Beugungsstrahl.
Beim Arbeiten im Raman-Niss-Zustand gibt es mehrere Beugungsstrahlen.
2. Akustooptischer Modulator/Schalter (AOM-Modulator)
Akustooptische Modulatoren (AOMAOMs werden üblicherweise außerhalb des Laserresonators eingesetzt, um die Intensität des einfallenden Lasers zu verändern (Amplitudenmodulation, AM). Dies kann eine einfache Ein/Aus-Modulation für schnelles Schalten oder eine Modulation mit variablem Pegel zur Intensitätsmodulation sein. Der Modulationsmodus wird durch den HF-Treiber bestimmt und kann digital (Ein/Aus) oder analog (Sinus-, Rechteck-, lineare, Zufallswellenform usw.) sein. Im Allgemeinen verwendet der HF-Treiber eines AOM eine feste Frequenz. Der Schlüsselparameter vonAOM-ModulatorDie Anstiegs-/Abfallzeit bestimmt die erreichbare Modulationsgeschwindigkeit bzw. Amplitudenmodulationsbandbreite. Sie ist proportional zum Strahldurchmesser im Modulator. Um eine kurze Anstiegszeit zu erzielen, muss daher der Durchmesser des einfallenden Laserstrahls kontrolliert werden. Der akustooptische Modulator (AOM) kann sowohl als Verschluss (Ein- und Ausschalten mit einer festgelegten Frequenz) als auch als variabler Dämpfungsregler (dynamische Steuerung der Intensität des transmittierten Lichts) eingesetzt werden. Die Lasermodulation erfolgt durch Steuerung der Hochfrequenz, die Schallwellen im akustooptischen Kristall erzeugt.
3. Akustooptischer Deflektor (AODF)
Der akutooptische Deflektor (AODF) ermöglicht das Scannen eines angeregten Strahls durch Änderung der Hochfrequenz-Ansteuerfrequenz. Die Scanposition kann zufällig, zeilenweise oder punktuell abgetastet werden. Abhängig von Kristall, Wellenlänge und Strahlgröße lassen sich Ansprechzeiten von 0,05 bis 15 Mikrosekunden und eine präzise Positionssteuerung im nRad-Bereich erreichen.
4. Akustooptischer Frequenzumsetzer (AOFS)
Nach dem Durchlaufen aller akustooptischen Bauelemente erfährt der gebeugte Laserstrahl eine Frequenzverschiebung. Der akustooptische Frequenzumsetzer (AOFS) ist ein kompaktes Gerät, das speziell für diese Frequenzverschiebung entwickelt wurde. Abhängig vom gewählten Einfallswinkel verschiebt der AOFS die Frequenz um die Frequenz des angelegten Hochfrequenzsignals nach oben oder unten. Zwei oder mehr Geräte können kaskadiert werden, um Summen- oder Differenzfrequenzen zu erzeugen. AOFS-Produkte verwenden speziell entwickelte Schallabsorberwinkel, die Schallreflexionen minimieren und die Effizienz des AOFS erhöhen.
5. Akustooptischer einstellbarer Filter (AOTF)
Der akustooptische abstimmbare Filter (AOTF) ist ein elektronischer, optischer Durchlassfilter mit wahlfreiem Zugriff. Er ermöglicht die schnelle und dynamische Auswahl spezifischer Wellenlängen aus Breitband- oder Mehrlinienquellen. Beugung tritt auf, wenn bestimmte Anpassungsbedingungen zwischen akustischen Strahlen erfüllt sind. Dadurch lassen sich Filterparameter (wie Wellenlänge, Modulationsamplitude und Bandbreite) elektronisch steuern, was einen schnellen (üblicherweise im Mikrosekundenbereich), dynamischen und wahlfreien Zugriff auf die optische Filterung ermöglicht.
Veröffentlichungsdatum: 26. Mai 2025