Кіріспе
Жарықты дыбыс толқындары арқылы дифракциялайтын құрылғы. Акустооптикалық модулятор (AOM), сондай-ақ Брэгг жасушасы немесе акустооптикалық бұрғыш (AOD) деп аталады, акустооптикалық эффектіні пайдаланып дыбыс толқындары (әдетте радиожиілікте) арқылы жарықтың дифракциялануын және жиілігінің өзгеруін қамтамасыз етеді. Олар лазерлерде Q-коммутациялау, телекоммуникацияларда сигналды модуляциялау және спектроскопияда жиілікті басқару үшін қолданылады. Пьезоэлектрлік түрлендіргіш шыны сияқты материалға бекітіледі. Тербеліс электр сигналы түрлендіргішті дірілдетіп, материалда дыбыс толқындарын тудырады. Бұлар рефракция индексін өзгертетін, кеңейіп, қысылатын жылжымалы периодтық жазықтықтар ретінде қарастырылуы мүмкін. Келіп түскен жарық нәтижеде пайда болған периодтық индекс модуляциясынан шашырайды (Бриллуэн шашырауы) және Брэгг дифракциясына ұқсас интерференция пайда болады. Бұл өзара әрекеттесуді фонондар мен фотондар арасындағы қосынды жиілік немесе айырмашылық жиілік тудыратын үш толқынның араласу процесі ретінде қарастыруға болады.
An acousto optic modulator (AOM), also called a Bragg cell or an acousto optic deflector (AOD), uses the acousto optic effect to diffract and shift the frequency of light using sound waves (usually at radio frequency). They are used in lasers for Q switching, telecommunications for signal modulation, and in spectroscopy for frequency control. A piezoelectric transducer is attached to a material such as glass. An oscillating electric signal drives the transducer to vibrate, which creates sound waves in the material. These can be thought of as moving periodic planes of expansion and compression that change the index of refraction. Incoming light scatters (see Brillouin scattering) off the resulting periodic index modulation and interference occurs similar to Bragg diffraction. The interaction can be thought of as a three wave mixing process resulting in sum frequency generation or difference frequency generation between phonons and photons.
Жұмыс істеу қағидаттары
Әдеттегі АОМ Брэгг шарты бойынша жұмыс істейді, онда түсетін жарық дыбыс толқынының таралу бағытына перпендикулярдан Брэгг бұрышымен түседі.
Жиілігі
Брэгг дифракциясынан айырмашылығы – жарық қозғалмалы жазықтықтардан шашырауында. Осының салдарынан дифракцияланған сәуленің f жиілігі m ретінде Доплер эффектісіне ұшырап, дыбыс толқынының F жиілігіне тең шамаға қарай өзгереді.
Бұл жиілік өзгерісі энергия мен импульстің (фотондар мен фонондардың) шашырау процесінде сақталуымен де түсіндіріледі. Типик жиілік өзгерісі, ең арзан AOM үшін 27 МГц-ден бастап, заманауи коммерциялық құрылғы үшін 1 ГГц-ке дейін ауытқуы мүмкін. Кейбір AOM-дарда екі акустикалық толқын материалдың ішінде қарама-қарсы бағытта таралып, тұрқыма толқын құрайды. Мұндай жағдайда дифракцияланған сәуленің спектрінде бірнеше жиілік өзгерісі болады, ол кез келген жағдайда дыбыс толқынының жиілігінің толық еселігін құрайды.
Фазасы
Сонымен қатар, дифракцияланған сәуленің фазасы дыбыс толқынының фазасымен де өзгереді. Фазаны кез келген шамаға өзгертуге болады.
Поляризация
Коллинеарлық көлденең дыбыстық толқындар немесе перпендикулярлық бойлық толқындар поляризацияны өзгерте алады. Дыбыстық толқындар Pockels жасушасындағы сияқты екі сынық фазалық ығысуды тудырады. Акусто-оптикалық реттелетін сүзгі, әсіресе өзгермелі импульс пішіндерін жасауға қабілетті dazzler, осы принципке негізделген.
Режимді бұғаттау
Акусто-оптикалық модуляторлар, еңкейтілетін айналар сияқты механикалық құрылғыларға қарағанда әлдеқайда жылдам. АОМ-ның шығу сәулесін жылжытуға кеткен уақыт, дыбыс толқынының сәулені кесіп өту уақытымен (әдетте 5-100 нс) шамамен шектеледі. Бұл, ультражылдам лазерде активті модельдеуді жасау үшін жеткілікті жылдамдық. Егер одан да жылдам басқару қажет болса, электро-оптикалық модуляторлар қолданылады. Дегенмен, олар өте жоғары кернеуді талап етеді (мысалы, 110 кВ), ал АОМ-дер кеңірек бұрылу ауқымын, қарапайым құрылымды және төмен қуат тұтынуды (3 Вт-тан кем) қамтамасыз етеді.