Акустооптіческіе перебудовувані фільтри (AOПФ)

Акустооптичний фільтр, що перебудовується (AOTF) – твердотільний оптичний фільтр, який працює за принципом акустооптичної дифракції в анізотропному середовищі. Центральна довжина хвилі смуги пропускання фільтра може бути швидко налаштована широкому спектральному діапазоні шляхом зміни частоти прикладеного радіочастотного (РЧ) сигналу. На додаток до електронної керованості, інші видатні особливості AOTF включають: велику кутову апертуру при збереженні високого спектрального дозволу, інтенсивність і можливість модуляції обраної довжини хвилі.

 

Акустооптичні фільтри, що перебудовуються, застосовуються в багатьох областях і пристроях:

  • Високошвидкісні спектрометри. Можливість швидкого довільного переналаштування  добре підходить для додатків, які використовують спектрометри швидкого сканування, наприклад, з тимчасовим дозволом аналізу спектрів.
  • Мультиспектральний відео та фото зйомки. Використання неколлінеарних AOTF зображень в астрономії дозволило визначити спектрополяриметрію зірок та планет.
  • Волоконно-оптичний зв’язок. AOTF показав великий потенціал у галузі волоконно-оптичного зв’язку. Завдяки своїй здатності вибору вузького оптичного діапазону широкому спектральному діапазоні в межах тривалості часу порядку мікросекунд. AOTF  добре підходить для виконання спектрального ущільнення (WDM) мереж.
  • Спектрополяриметр та флуоресцентний спектрометр. Велика перевага AOTF дає здатність вимірювати просторові, спектральні та поляризаційні характеристики мети в реальному часі без рухомих частин тільки за допомогою одного приладу.

 

В AOTF використовується акустооптична взаємодія на звуковій хвилі повільного зсуву, що є поляризаційно чутливим. Для світлового променя, що поширюється, уздовж осі z (θi=0) поляризація повинна бути круговою для 100% (відносної) ефективності, уздовж t-осі (θi=90°) – лінійною. Для проміжних напрямів для досягнення максимальної ефективності дифракції має бути певний еліптичний стан. Насправді для θi>10º можна апроксимувати до лінійного стану поляризації тобто. у достатній відстані від оптичної осі ігнорувати оптичну активність.

Залежно від сфери застосування можна використовувати вхідний пучок з проханням поляризація закриваючи надлишок та передачею без дифрагованого променя абсорбера. Другий варіант – поляризаційний поділ променя з використанням поляризатора та аналізатора на вході та виході. У гіпер-спектральній поляриметрії використовуються обидва дифракційні пучки і вхідні компоненти поляризації пучка визначаються співвідношенням їх інтенсивностей.

Для більшої гнучкості в процесі розробки AOTF дуже важлива можливість вибору кута падіння променя θi і довжини взаємодії L. Зміни в ефективності коефіцієнта оптичної чутливості можуть бути досягнуті шляхом зміни θi, але приведуть до ускладнення дизайну. Кутова залежність швидкості звуку та напрями потоку енергії в кристалах ТеО2 помітно впливає на необхідну електричну потужність, співвідношення регулювання, розмір та форму кристала. Повна розробка повинна враховувати співвідношення наступних характеристик:

  • залежність налаштування (перебудови);
  • спектральний дозвіл;
  • полярна та азимутальна кутова апертура;
  • вимоги до потужності радіосигналу;
  • швидкість звуку;
  • кут знесення потоку звукової енергії;
  • поділ падаючого та дифрагованого променів.

 

Для деяких програм, таких як системи лідарного приймача бажано, значно звузити смугу пропускання AOTF. Тим не менш, існує базовий компроміс співвідношення між кутовою та спектральною смугами пропускання. Наприклад, для AOTF TeO2 з 0,1 відсотком пропускної спроможності (наприклад, 5 A при 0,5 мм) кутова апертура лише ± 3˚. У принципі збільшення спектрального дозволу може бути отримано з використанням більшої довжини взаємодії. На практиці розміри перетворювача для AOTF порядку кількох сантиметрів (у той час як у АТ Дефлектора становить кілька міліметрів), але майте на увазі, що зі збільшенням оптичної апертури збільшується необхідна для ефективної взаємодії електрична потужність, що підводиться. Відносно великі розміри можуть призвести до труднощів узгодження перетворювача і електричної частини. Одним із шляхів вирішення цієї проблеми є сегментація перетворювача, щоб отримати номінальні 50Ω. Також із збільшенням потужності відбувається нагрівання кристала, що призводить до температурного дрейфу характеристик взаємодії. Цей ефект може бути зменшений примусовим охолодженням або прецизійних спектрометрів розміщенням кристала на термоелектричний модуль (TEC).

Основные характеристики АОTF Типичные значения для TeO2 AOTFs
Рабочие диапазоны 450-750нм, 900-1200нм, 1200-2500нм, 2500-5000нм
Полоса пропускания 0.5 нм - 15 нм
Тип взаимодействия Поперечная волна, неколлинеарное взаимодействие
Угловая апертура 2-10 градуса
Оптическая апертура 3x3 мм – 30x30 мм
Эффективность дифракции 70-85 %
Электрическая мощность 1-10 Вт

Типичные размеры кристаллов для AOTF, заготовка для  AOFT изображения с апертурой 20 мм

Ми пропонуємо заготовки осередків для дефлекторів відповідно до Ваших вимог.

Ми раді запропонувати елементи з нанесеним покриттям, що відбиває, і золотим електродом, готові до приварки п’єзоперетворювача.

 

Примечания:

-За Вашим запитом ми можемо поставити заготовки будь-яких лінійних розмірів до 70 мм.

-На Ваш запит ми можемо нанести AR або захисне покриття.

-Заготівлі для AOМ & AOD також доступні

-Заготівлі для п’єзоперетворювачів із кристала LiNbO3 з різною орієнтацією та геометрією теж доступні

 

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)