Акустооптического программируемый дисперсионный фильтр (AOPDF) представляет собой особый тип коллинеарны-лучевой акустооптического модулятора [1] способны формировать спектральную фазу и амплитуду сверхкоротких лазерных импульсов . AOPDF был изобретен Пьером Турнуа . [2] Обычно кристаллы кварца используются для изготовления АОПДФ, работающих в УФ-спектральной области, кристаллы парателлурита используются в видимом и ближнем ИК-диапазоне (до 4 мкм), а каломель - в ближнем ИК- диапазоне (3-20 мкм). Недавно представленный ниобат литиякристаллы допускают работу с высокой частотой повторения (> 100 кГц) из-за их высокой акустической скорости. AOPDF также используется для активного управления фазой огибающей несущей для оптических импульсов с несколькими периодами [3] и как часть схем измерения импульсов. [ необходима цитата ] Несмотря на то, что в принципе много общего с акустооптическим настраиваемым фильтром , AOPDF не следует путать с ним, поскольку в первом случае настраиваемый параметр является передаточной функцией, а во втором - импульсной характеристикой.
Теория работы [ править ]
Бегущая акустическая волна вызывает изменения оптических свойств, образуя динамическую объемную решетку.
Формирование импульса [ править ]
AOPDF - это программируемый спектральный фильтр . С точки зрения обработки сигналов AOPDF соответствует изменяющемуся во времени пассивному линейному поперечному фильтру с программируемой конечной импульсной характеристикой . Фазовая и амплитудная фильтрация в AOPDF достигается за счет двулучепреломляющего акустооптического эффекта и может быть представлена сверткой между амплитудой входного оптического сигнала E in (t) и программируемым акустическим сигналом S (t / α), пропорциональным электрический сигнал S (t), подаваемый на пьезоэлектрический преобразователь (обычно изготовленный из ниобата лития). Здесь α - коэффициент масштабирования, равный отношению скорости звука v к скорости света c, умноженному на разность показателей Δ n между обыкновенной и необыкновенной волнами, взятые вдоль оси распространения в кристалле. В пределе низкой дифракционной эффективности AOPDF ведет себя как линейный фильтр, а небольшое значение α (обычно 10-7 ) позволяет количественно контролировать оптические сигналы с частотами от десятков до сотен терагерц с электрическими сигналами в десятки мегагерц, которые легко производятся коммерческими генераторами сигналов .
Поляризация [ править ]
Благодаря своей природе двойного лучепреломления, AOPDF по своей природе чувствителен к поляризации. Кроме того, поляризация дифрагированной волны, созданная в результате взаимодействия падающей оптической волны и акустической волны в кристалле, поворачивается на 90 ° по отношению к поляризации падающей волны. Для однолучевого оптического входа на выходе AOPDF может быть до 4 лучей: два прошедших (недифрагированных) луча, возникающих в результате двойного луча.и (при наличии подходящей акустической волны в кристалле) два дифрагированных луча, соответствующих каждой линейной составляющей поляризации (обыкновенной и необыкновенной) входного луча. Обычно на входе используется пучок с обычной поляризацией, поэтому на выходе наблюдаются только два пучка: прошедший пучок с обычной поляризацией и дифрагированный пучок с необыкновенной поляризацией.
Эффективность дифракции [ править ]
Спектральная интенсивность дифрагированной волны зависит от спектральной интенсивности акустической волны (которая, в свою очередь, зависит от мощности РЧ, подаваемой на преобразователь). Отношение между дифрагированной интенсивностью и входной интенсивностью представляет собой дифракционную эффективность. Максимальная дифракционная эффективность ограничена нелинейными эффектами. Линейный режим сохраняется до дифракционной эффективности около 50%. Общий КПД изменяется из-за потерь Френеля на входной и выходной гранях кристалла, если не используется просветляющее покрытие .
Спектральная полоса пропускания [ править ]
Спектральная полоса пропускания AOPDF определяется как диапазон, в котором устройство может работать. Можно выделить внутреннюю полосу пропускания , которая ограничена поглощением акустооптического кристалла, общую полосу пропускания устройства , ограниченную согласованием импеданса между пьезоэлектрическим преобразователем и радиочастотным генератором, и мгновенную полосу пропускания, определяемую максимальной одновременной спектральной шириной, дифрагированной с разумной эффективностью. .
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- Перейти ↑ IC Chang (1992). «Коллинеарные пучковые акустооптические перестраиваемые фильтры» . Письма об электронике . 28 (13): 1255–1256. Bibcode : 1992ElL .... 28.1255C . DOI : 10.1049 / эл: 19920793 .
- ^ Пьер Турнуа (1997). «Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр для адаптивной компенсации дисперсии времени групповой задержки в лазерных системах». Оптика Коммуникации . 140 (4–6): 245–249. Bibcode : 1997OptCo.140..245T . DOI : 10.1016 / S0030-4018 (97) 00153-3 .
- ^ Л. Канова; и другие. (2009). «Стабилизация и управление фазой несущей и огибающей с использованием решетчатого компрессора и AOPDF». Письма об оптике . 34 (9): 1333–5. Bibcode : 2009OptL ... 34.1333C . DOI : 10.1364 / OL.34.001333 . PMID 19412263 .
