Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр - Acousto-optic programmable dispersive filter

An акустооптический программируемый дисперсионный фильтр (AOPDF) - специальный тип коллинеарно-лучевой акустооптический модулятор[1] способен формировать спектральную фазу и амплитуду ультракороткие лазерные импульсы. AOPDF был изобретен Пьер Турнуа.[2] Обычно кварц кристаллы используются для изготовления АОПДФ, работающих в УФ-области спектра, парателлурит кристаллы используются в видимом и ближнем ИК диапазонах (до 4 мкм) и каломель в МИР (3-20 мкм). Недавно представленный Литий ниобат кристаллы допускают работу с высокой частотой повторения (> 100 кГц) из-за их высокой акустической скорости. AOPDF также используется для активного управления фаза несущей-огибающей оптических импульсов с несколькими периодами[3] и в составе схем измерения пульса.[нужна цитата ] Хотя делится много в принципе работы с акустооптический перестраиваемый фильтр, не следует путать с ним AOPDF, поскольку в первом случае настраиваемым параметром является функция передачи а в последнем - импульсивный ответ

Изображение, иллюстрирующее принцип формирования спектральной фазы и амплитуды с помощью акустооптического программируемого дисперсионного фильтра.

Теория Операции

Бегущая акустическая волна вызывает изменения оптических свойств, образуя динамическую объемную решетку.

Формирование импульса

AOPDF - это программируемый спектральный фильтр. Из обработка сигналов с точки зрения AOPDF соответствует временной вариант пассивный линейный поперечный фильтр с программируемым конечная импульсная характеристика. Фазовая и амплитудная фильтрация в AOPDF достигается за счет двойного лучепреломления. акустооптический эффект и может быть представлена ​​сверткой между амплитудой входного оптического сигнала Eв(t) и программируемый звуковой сигнал S(t / α) пропорционально электрическому сигналу S(t) применяется к Пьезоэлектрический преобразователь (обычно из ниобат лития ). Здесь α - коэффициент масштабирования, равный отношению скорости звука v со скоростью света c умноженное на разность показателей Δп между обыкновенной и необыкновенной волнами, взятыми вдоль оси распространения в кристалле. В пределе низкой дифракционной эффективности AOPDF ведет себя как линейный фильтр и при небольшом значении α (обычно 10−7) позволяет осуществлять количественный контроль оптических сигналов с частотами от десятков до сотен терагерц с электрическими сигналами в десятки мегагерц, которые легко производятся коммерческими предприятиями. генераторы сигналов.

Поляризация

Благодаря своей природе двойного лучепреломления AOPDF по своей природе чувствителен к поляризации. Кроме того, поляризация дифрагированной волны, создаваемая 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 из двойное лучепреломление и (при наличии подходящей акустической волны в кристалле) два дифрагированных луча, соответствующие 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

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 представляет собой дифракционную эффективность. Максимальная дифракционная эффективность ограничена нелинейными эффектами. Линейный режим сохраняется до дифракционной эффективности около 50%. Общая эффективность изменяется на Потери Френеля на входной и выходной гранях кристалла, если только антибликовое покрытие используется.

Спектральная полоса пропускания

Спектральная полоса пропускания AOPDF определяется как диапазон, в котором устройство может работать. Можно различить собственная полоса пропускания, которое ограничено поглощением акустооптического кристалла, общая пропускная способность устройства, ограниченный согласованием импеданса между пьезоэлектрическим преобразователем и радиочастотным генератором, и мгновенная пропускная способность определяется максимальной одновременной спектральной шириной, дифрагированной с разумной эффективностью.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ IC. Чанг (1992). «Коллинеарные пучковые акустооптические перестраиваемые фильтры». Письма об электронике. 28 (13): 1255–1256. Bibcode:1992ElL .... 28.1255C. Дои:10.1049 / эл: 19920793.
  2. ^ 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. Дои:10.1016 / S0030-4018 (97) 00153-3.
  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. Дои:10.1364 / OL.34.001333. PMID  19412263.