Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр
Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр (АОПДФ) представляет собой особый тип акустооптического модулятора коллинеарного луча. [ 1 ] способен формировать спектральную фазу и амплитуду ультракоротких лазерных импульсов . AOPDF был изобретен Пьером Турнуа . [ 2 ] Обычно кварца для изготовления АОПДФ, работающих в УФ-области спектра, используются кристаллы , в видимом и ближнем ИК-диапазоне — кристаллы парателлурита (до 4 мкм) и каломель — в СМИ (3–20 мкм). Недавно представленные кристаллы ниобата лития позволяют работать с высокой частотой повторения (> 100 кГц) благодаря их высокой скорости звука. AOPDF также используется для активного управления фазой несущей оптических импульсов с небольшим количеством циклов. [ 3 ] в составе схем измерения пульса [ 4 ] и методы многомерной спектроскопии. [ 5 ] [ 6 ] Хотя принцип работы AOPDF во многом схож с акустооптическим перестраиваемым фильтром , его не следует путать с ним, поскольку в первом настраиваемым параметром является передаточная функция , а во втором — импульсная характеристика .
Теория работы
[ редактировать ]Бегущая акустическая волна вызывает изменения оптических свойств, образуя таким образом динамическую объемную решетку.
Формирование импульса
[ редактировать ]AOPDF — программируемый спектральный фильтр . С обработки сигналов точки зрения AOPDF соответствует изменяющемуся во времени пассивному линейному трансверсальному фильтру с программируемой конечной импульсной характеристикой . Фазовая и амплитудная фильтрация в АОПФР достигается за счет двулучепреломления акустооптического эффекта и может быть представлена сверткой между амплитудой входного оптического сигнала E в ( t ) и программируемого акустического сигнала S ( t / α ), пропорционального электрический сигнал S ( t ) подается на пьезоэлектрический преобразователь (обычно изготовленный из ниобата лития ). Здесь α — масштабный коэффициент, равный отношению скорости звука v к скорости света c , умноженной на разность показателей Δ n между обыкновенной и необыкновенной волнами, взятыми вдоль оси распространения в кристалле. В пределе низкой дифракционной эффективности AOPDF ведет себя как линейный фильтр и небольшое значение α ( обычно 10 −7 ) позволяет количественно контролировать оптические сигналы с частотами от десятков до сотен терагерц с электрическими сигналами в десятки мегагерц, которые легко производятся коммерческими генераторами сигналов .
поляризация
[ редактировать ]Благодаря своей двулучепреломляющей природе AOPDF по своей природе чувствителен к поляризации. При этом поляризация дифрагированной волны, созданная в результате взаимодействия падающей оптической волны и акустической волны в кристалле, повернута на 90° относительно поляризации падающей волны. Для однолучевого оптического входа на выходе АОПДФ могло быть до 4 лучей: два прошедших (недифрагированных) луча, возникающих в результате двойного лучепреломления и (при наличии подходящей акустической волны в кристалле) два дифрагированных луча. соответствующий каждой линейной компоненте поляризации (обыкновенной и необыкновенной) входного луча. Обычно на входе используется луч обыкновенной поляризации, поэтому на выходе наблюдаются только два луча: проходящий луч обыкновенной поляризации и дифрагированный луч необыкновенной поляризации.
Дифракционная эффективность
[ редактировать ]Спектральная интенсивность дифрагированной волны зависит от спектральной интенсивности акустической волны (которая, в свою очередь, зависит от мощности радиочастотного излучения, подаваемой на преобразователь). Отношение дифрагированной интенсивности к входной представляет собой эффективность дифракции. Максимальная эффективность дифракции ограничена нелинейными эффектами. Линейный режим сохраняется до дифракционной эффективности около 50%. [ нужна ссылка ] . Общая эффективность изменяется из-за потерь Френеля на входной и выходной гранях кристалла, если не просветляющее покрытие используется .
Спектральная полоса пропускания
[ редактировать ]Спектральная полоса пропускания AOPDF определяется как диапазон, в котором может работать устройство. Можно выделить собственную полосу пропускания , которая ограничена поглощением акустооптического кристалла, общую полосу пропускания устройства , ограниченную согласованием импедансов между пьезоэлектрическим преобразователем и радиочастотным генератором, и мгновенную полосу пропускания, определяемую максимальной одновременной шириной спектра, дифрагируемой с разумной эффективностью. .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ IC Чанг (1992). «Коллинеарно-лучевые акустооптические перестраиваемые фильтры» . Электронные письма . 28 (13): 1255–1256. Бибкод : 1992ElL....28.1255C . дои : 10.1049/эл:19920793 . Архивировано из оригинала 19 декабря 2019 года.
- ^ Пьер Турнуа (1997). «Акустооптический программируемый дисперсионный фильтр для адаптивной компенсации дисперсии группового времени задержки в лазерных системах». Оптические коммуникации . 140 (4–6): 245–249. Бибкод : 1997OptCo.140..245T . дои : 10.1016/S0030-4018(97)00153-3 .
- ^ Л. Канова; и др. (2009). «Стабилизация и управление фазой несущей с использованием компрессора трансмиссионной решетки и AOPDF». Оптические письма . 34 (9): 1333–5. Бибкод : 2009OptL...34.1333C . дои : 10.1364/OL.34.001333 . ПМИД 19412263 .
- ^ Н.Форже (2010). «Методы измерения импульсов с использованием одного формирователя спектра амплитуды и фазы». ЖОСА Б. 27 (4): 742–756. дои : 10.1364/JOSAB.27.000742 .
- ^ З.Чжан (2012). «Схемы фазового цикла для двумерной электронной спектроскопии с геометрией накачивающего и зондирующего пучка». Письма по химической физике . дои : 10.1016/j.cplett.2012.08.037 .
- ^ О.Шуберт (2013). «Акустооптическая линия задержки с быстрым сканированием, частотой сканирования 34 кГц и точностью 15». Оптические письма . arXiv : 1807.04752 . дои : 10.1364/OL.38.002907 .