聲光調(diào)制器是控制激光束強度變化的聲光器件。調(diào)制信號是以電信號形式作用于電聲換能器上,再轉(zhuǎn)化為以電信號形式變化的超聲場,當光波通過聲光介質(zhì)時,由于聲光作用,使光載波受到調(diào)制而成為攜帶信息的強度調(diào)制波。
聲光調(diào)制器是什么聲光調(diào)制是一種外調(diào)制技術(shù),通常把控制激光束強度變化的聲光器件稱作聲光調(diào)制器。聲光調(diào)制技術(shù)比光源的直接調(diào)制技術(shù)有高得多的調(diào)制頻率;與電光調(diào)制技術(shù)相比,它有更高的消光比(一般大于1000:1),更低的驅(qū)動功率,更優(yōu)良的溫度穩(wěn)定性和更好的光點質(zhì)量以及低的價格;與機械調(diào)制方式相比,它有更小的體積、重量和更好的輸出波形。根據(jù)它的用途特點可分為:脈沖聲光調(diào)制器、線性聲光調(diào)制器、正弦聲光調(diào)制器、紅外聲光調(diào)制器等。
聲光調(diào)制器由聲光介質(zhì)和壓電換能器構(gòu)成。當驅(qū)動源的某種特定載波頻率驅(qū)動換能器時,換能器即產(chǎn)生同一頻率的超聲波并傳入聲光介質(zhì),在介質(zhì)內(nèi)形成折射率聲變化,光束通過介質(zhì)時即發(fā)生相互作用而改變光的傳播方向即產(chǎn)生衍射。
當外加信號通過驅(qū)動電源作用到聲光器件時,超聲強度隨此信號變化,衍射光強也隨之變化,從而實現(xiàn)了對激光的振幅或強度調(diào)制;當外加信號僅為載波頻率且不隨時間變化時,衍射光的頻率發(fā)生變化而達到移頻。
聲光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)聲光調(diào)制是基于聲光效應(yīng)而實現(xiàn)的。聲光調(diào)制器由聲光介質(zhì)、電-聲換能器、吸聲(或反射)裝置及驅(qū)動電源等組成。
聲光介質(zhì)是指聲光相互作用的區(qū)域。當一束光通過變化的聲場時,由于光和超聲場的相互作用,其出射光就具有隨時間而變化的各級衍射光,利用衍射光的強度隨超聲波強度的變化而變化的性質(zhì),就可以制成光強度調(diào)制器。
電-聲換能器(又稱超聲發(fā)生器)可以利用某些壓電晶體(如石英、LiNbO3等)或壓電半導體(如CdS、ZnO等)的反壓電效應(yīng),在外加電場作用下產(chǎn)生機械振動而形成超聲波,因此它起著將調(diào)制的電功率轉(zhuǎn)換成聲功率的作用。
吸聲(或反射)裝置放置在超聲源的對面,用以吸收已通過介質(zhì)的聲波(工作于行波狀態(tài)),以免返回介質(zhì)產(chǎn)生干擾,但要使超聲場為駐波狀態(tài),則需要將吸聲裝置換成聲反射裝置。
驅(qū)動電源用以產(chǎn)生調(diào)制電信號施加于電聲換能器的兩端電極上,驅(qū)動聲光調(diào)制器(換能器)工作。
聲光調(diào)制器主要的參量1、光波長:用于聲光互作用的有效波長;
2、光波長范圍:滿足聲光性能參數(shù)規(guī)約的光波長寬度;
3、工作頻率:聲光調(diào)制器工作的聲載波頻率;
4、衍射效率:級光強(或衍射光強)與透過聲光介質(zhì)總光強的百分比值;
5、脈沖重復率:脈沖信號包絡(luò)的時間周期的倒數(shù);
6、光脈沖上升時間:脈沖信號前沿從10%上升到90%穩(wěn)定值的時間;
7、動態(tài)調(diào)制度:信號包絡(luò)的最大值Imax和最小值Imin,按公式(Imax-Imin)/(Imax+Imin)計算的數(shù)值;
8、調(diào)制帶寬:以聲光調(diào)制器低頻信號的最大調(diào)制度為基值,改變調(diào)制信號直到調(diào)制度下降3dB所對應(yīng)的頻率寬度;
9、線性度:一級衍射光強與控制電壓改變的關(guān)系曲線的線性狀況;
10、電壓可調(diào)范圍:滿足線性度指標的控制電壓范圍;
11、線性光強等級:衍射光強度隨控制電壓改變所能達到可分辨的光強變化等級,亦可稱之為灰度等級;
12、消光比:一級光衍射光方向上器件處于“開”狀態(tài)的最佳衍射光強與“關(guān)”狀態(tài)下的雜散光強之比值;
13、光學透過率:聲光介質(zhì)插入聲光調(diào)制器光路中的透過光強與自由光路的光強之百分比值;
14、移頻帶寬:以中心頻率處衍射光強的最大值為基準,衍射光強隨聲載波頻率改變而下降至3dB所對應(yīng)的帶寬。