Акустооптический эффект позволяет упроавлять любыми параметрами оптической волны: амплитудой, фазой, частотой и поляризацией. Таким образом, могут быть реализованы различные виды акустооптических модуляторов. Так же следует принять во внимание, что акустооптическое взаимодействие дает возможность передавать информацию посредством оптического пучка как посредством временной, так и с помощью пространственной модуляции.
На сегодняшний момент наиболее распространены временные модуляторы интенсивности света. В таких модуляторах используется бегущая акустическая волна, промодулированная по амплитуде сигналом, несущим информацию. принцип рпботы модуляторов основан на зависимости интенсивности дифрагированного света от акустической мощности . Схема модулятроа работающего в режиме Брэгга представлена на Fig. 1m. электрический гармонический сигнал с честотой от ВЧ генератора (1) промодулирован по амплитуде сигналом, несущим информацию сигнал поступает на пьезопреобразователь (2) акустооптической ячейки (3). Режим бегущей волны обеспечивается применением акустического поглотителя (4). Честота несущей выбирается равной центральной частоте пьезопреобразователя. Современные технологии позволяют использовать преобразователь с полосой такой ширины ; что
Главной характеристиком модуляторов является полоса модуляции . Очевидно, что не может быть больше, чем . Тем не менее существуют дополнительные ограничения, накладываемые на полосу модуляции, определяемые особенностями акустооптического взаимодействия. Для модуляторов параметр так же важен, где и это расходимости оптического и акустического пучков, длина оптического излучения в вакууме, показатель преломления, скорость акустической волны, частота ультразвука, и - ширины оптического и акустического пучков в плоскости акустооптического взаимодействия. Если условие выполнено, то полоса модуляции определяется соотношением . это выражение показывает. что предел ширины полосы модуляции определяется исключительно временем требуемым для того, чтобы ультразвуковая волна пересекла оптический пучок. С ростом параметра полоса модуляции становится уже в связи с объемными эффектами при акустооптическом взаимодействии. В этом случае отношение играет решающую роль.
Оптимизация параметром модулятора производится посредством принятия во внимание как полосы модуляции, так и потребляемой мощности. Такая оптимизация приводит к следующему занчению параметра : которое определяет условие совпадения расходимостей оптического и акустического пучков. В этом случае
Если эффективность дифракции не превышает 30%, потребляемая акустическая мощность может быть вычислена с помощью выражения
где акустооптическое качество, поперечное сечение акустического пучка. Выражения (1m) и (2m) позволяют определить оптимальные параметры акустооптической ячейки модулятора. Предположим что акустическая полоса тогда:
Можно сделать следующие приближения и с их учетом. Графики результатов вычислений для равной 30% для различных акустооптических материалов представлены далее.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|