Die Anwendungsgebiete akustooptischer Modulatoren (AOM-Modulator)

Die Anwendungsgebiete akustooptischer Modulatoren (AOM-Modulator)

Prinzip des akustooptischen Modulators:

An akustooptischer Modulator(AOM-Modulator) besteht typischerweise aus akustooptischen Kristallen, Wandlern, Absorptionsgeräten und Treibern. Das vom Treiber ausgegebene modulierte Signal wirkt in Form eines elektrischen Signals auf den Wandler und wird dann in eine Ultraschallwelle umgewandelt, die in Form eines elektrischen Signals variiert. Wenn die Ultraschallwelle das akustooptische Medium durchläuft, verursacht sie eine lokale Kompression und Dehnung des Mediums, wodurch eine elastische Spannung erzeugt wird. Diese Spannung ändert sich periodisch mit der Zeit und dem Raum, wodurch das Medium ein wechselndes Dichtephänomen aufweist, ähnlich einem Phasengitter. Wenn Licht durch dieses durch Ultraschallwellen gestörte Medium läuft, tritt ein Beugungsphänomen auf. Dieses Phänomen wird als akustooptischer Effekt bezeichnet. Unter der Einwirkung von Schall und Licht wird der optische Träger moduliert und wird zu einer modulierten Welle, die Informationen „trägt“.

Die Hauptanwendungen akustooptischer Modulatoren:

Q-Switch für Ton und Licht (AOQS)

Der akustooptische Güteschalter (AOQS) arbeitet innerhalb der Laserkavität und wird aktiv eingestellt

Der Q-Wert im Resonator dient zur Erzeugung gepulster Laser mit kurzen Pulsen und hoher Spitzenleistung. AOQS wird üblicherweise zur Modulation des Verlusts des Null-Ordnungsstrahls eingesetzt. Beim Einschalten des Hochfrequenztreibers des AOQS verhindert das Null-Ordnungslicht aufgrund von Beugung die Schwingung des Lasers im Resonator, wodurch der Resonatorverlust erhöht und die Laserleistung blockiert wird. Wird der Hochfrequenztreiber kurzzeitig ausgeschaltet, wird die im Laserresonator gespeicherte optische Leistung in Form von Pulsen emittiert, wodurch ein gepulster Laser erzeugt wird. Dieser Vorgang kann mit einer Frequenz von über 100 kHz wiederholt werden. Im Bragg-Zustand des AOQS entsteht nur ein einzelner Beugungsstrahl.

Beim Arbeiten im Raman-Niss-Zustand gibt es mehrere Beugungsstrahlen.

2. Akustooptischer Modulator/Schalter (AOM-Modulator)

Akustooptische Modulatoren (AOM) 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 variable Pegelmodulation zur Intensitätsmodulation sein. Der Modulationsmodus wird durch den Typ des HF-Treibers bestimmt und kann digital (Ein/Aus) oder analog (Sinus, Rechteck, linear, Zufall…) sein. Im Allgemeinen verwendet der HF-Treiber des AOM eine feste Frequenz. Der Schlüsselparameter vonAOM-Modulatorist die Anstiegs-/Abfallzeit, die die erreichbare „Geschwindigkeit“ bzw. Amplitudenmodulationsbandbreite der Modulation definiert. Die Anstiegs-/Abfallzeit ist proportional zum Strahldurchmesser im Modulator. Um eine schnelle Anstiegszeit zu erreichen, muss daher der Durchmesser des einfallenden Laserstrahls kontrolliert werden. AOM kann als Verschluss (zyklisches Ein- und Ausschalten mit einer festgelegten Frequenz) und auch als variabler Abschwächer (dynamische Steuerung der Intensität des übertragenen Lichts) eingesetzt werden. Die Lasermodulation wird durch die Steuerung der Radiofrequenz erreicht, um Schallwellen im akustooptischen Kristall zu erzeugen.

3. Akustooptischer Deflektor (AODF)

Der akoutooptische Deflektor (AODF) ermöglicht durch Änderung der Hochfrequenz-Antriebsfrequenz eine Abtastung des angeregten Strahls. Die Abtastposition kann beliebig, kontinuierlich linienförmig oder sequenziell punktförmig sein. Abhängig von Kristall, Wellenlänge und Strahlgröße kann eine Reaktionszeit von 0,05 bis 15 Mikrosekunden und eine präzise Positionssteuerung von nRad erreicht werden.

4. Akustooptischer Frequenzschieber (AOFS)

Nach dem Durchlaufen aller akustooptischen Geräte erzeugt der Beugungsausgangsstrahl des Laserstrahls eine Frequenzverschiebung. Der akustooptische Frequenzschieber (AOFS) ist ein kompaktes Gerät, das speziell für die Frequenzverschiebung entwickelt wurde. Abhängig von den gewählten Einfallswinkeln 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 Differenzfrequenzkombinationen zu erzielen. AOFS-Produkte verfügen über speziell entwickelte Schallabsorberwinkel, die Schallreflexionen minimieren und die Effizienz des AOFS steigern.

5. Akustooptischer einstellbarer Filter (AOTF)

Der akustooptisch abstimmbare Filter (AOTF) ist ein elektronisch adressierbarer und wahlfreier optischer Festkörper-Durchlassfilter. Er ermöglicht die schnelle und dynamische Auswahl bestimmter Wellenlängen aus Breitband- oder Mehrlinienquellen. Beugung tritt auf, wenn bestimmte Übereinstimmungsbedingungen zwischen Schallstrahlen erfüllt sind. Dadurch ist es möglich, Filterparameter (wie Wellenlänge, Modulationstiefe und sogar Bandbreite) elektronisch zu steuern und so einen schnellen (meist Mikrosekunden), dynamischen und wahlfreien Zugriff auf die optische Filterung zu ermöglichen.