Акустооптические дефлекторы (AOД)

Первоначальной целью акустооптического дефлектора (AOD) была реализация отклонения лазерного луча с максимальным числом разрешимых точек для замены механических сканеров, таких как вращающиеся многоугольники.

В последние годы большая часть усилий была направлена на использование Брэгговских ячеек для обработки оптических сигналов.

В настоящее время акустооптические дефлекторы имеют много преимуществ по сравнению с электромеханическими устройствами, такие как быстрое время отклика, высокая точность и стабильность получаемого растра.

Акустооптический дефлектор представляет собой простой твердотельный сканер, в котором устранены недостатки присущие механическим сканерам из-за движущихся частей, ошибки граней и требования перенастройки из-за износа подшипников.

Акустооптические дефлекторы находят применение в устройствах, основанных на непрерывном отклонении лазерного луча (по одной оси (1D) или по двум осям (2D) ) и векторном (случайном) сканировании.

Самые интересные, важные и востребованные:

  • сканеры;
  • лазерные пинцеты;
  • системы для лазерных RGB проекторов;
  • лазерные сканирующие микроскопы и профилометры;
  • измерители поверхности образцов по предопределенной точечной сетке.

Основные принципы дефлекторов

Как правило, в парателлурите (ТеО2) используется дифракция света на волне медленного сдвига акустической моды в кристаллографическом направлении (110), чтобы обеспечить наибольшую эффективность акустооптического взаимодействия.

Типичное устройство акустооптической ячейки, изготовленной на основе парателлурита, показано на рисунке. Фазовая скорость звуковой волны нормальна к плоскости датчика и направлена под углом α по отношению к кристаллографическому направлению [110]. Вектор потока звуковой энергии не совпадает с соответствующим волновым вектором в связи с высокой степенью акустической анизотропии в кристаллах парателлурита (ТеО2). Угол сноса звуковой энергии  А достаточно большой и может достигать 70 градусов, что должно быть принято во внимание при расчете геометрических размеров ячейки.

Для дефлектора наиболее важными параметрами производительности являются разрешение и скорость. Разрешение или максимальное число разрешимых пятен определяется как отношение диапазона угла отклонения к угловому разбросу дифрагированного пучка, т. е.

где где D ширина падающего пучка и ξ коэффициент (около единицы), который зависит от распределения амплитуды падающего луча. Для неусеченного гаусового пучка ξ =4/π.

где время прохождения акустической волны по апертуре луча. Обратите внимание, что время прохождения акустической волны по апертуре луча также представляет время (случайного) доступа и является мерой скорости дефлектора. Уравнение показывает, что разрешение равно времени (апертуре) пропускной способности продукта. Это основная закономерность отношения между разрешением и скоростью (или полосой пропускания) АО дефлектора. При проектировании АО дефлекторов основной целью является получение максимальной эффективности дифракции для указанных пропускной способности и разрешения.

Основные характеристики АОD Типичные значения для TeO2 дефлекторов
Оптический диапазон 540нм-530нм, 630нм-850нм, 700нм-1100нм, 1064нм, 1330нм
Оптическая апертура 1 мм - 10 мм
Тип взаимодействия Поперечная волна, 3-15 градуса от оси (110)
Центральная частота 20-200 MГц
Полоса пропускания 20-100 MГц
Эффективность дифракции 60-95%
Временная апертура 1-15 мкс
Разрешение (T.BW product) 200-2000
Время отклика 9-200 нс на диаметр луча
Угол разделения 10-100 mrad
Диапазон угла отклонения 5-50 mrad
Электрическая мощность 0,1- 2 Вт

Наиболее часто используемая геометрия предпочтительная для видимой области показана на Рис.а, а геометрия на Рис.б больше подходит для инфракрасной области. Поляризация падающего света показана на чертежах.

Угол β обеспечивает нормальное падение светового луча на входящую грань и соответствует углу Брегговского взаимодействия со звуковым столбом. Одним из условий выбора угла γ — обеспечение параллельности вышедшего дифрагированного луча входящему.

Мы предлагаем заготовки ячеек для дефлекторов в соответствии с Вашими требованиями.

Мы можем изготовить пары заготовок (изготовление из одного куска или двух идентичных с высокой степенью повторяемости характеристик) для 2D дефлекторов.

Мы рады предложить элементы с нанесенным антиотражающим покрытием и золотым электродом, готовые к приварке пьезопреобразователя.

 

Примечания:

-По Вашему запросу мы можем поставить заготовки любых линейных размеров вплоть до 70 мм

-По Вашему запросу мы можем нанести AR или защитное покрытие.

-Заготовки для AOМ & AOTF тоже доступны

-Заготовки для пьезопреобразователей из кристалла LiNbO3 с различной ориентацией и геометрией тоже доступны.

 

Reference list:

[1] Xu J and Stroud R 1992 Acousto-Optic Devices (New York:Wiley)

[2] Handbook of optics. CHAPTER 12 ACOUSTO-OPTIC DEVICES AND APPLICATIONS I. C. Chang

[3] Goutzoulis A and Pape D 1994 Design and Fabrication of Acousto-Optic Devices (New York: Dekker)