ขอบเขตการใช้งานของตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก (AOM Modulator)
หลักการทำงานของตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก:
An ตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก(ตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก) โดยทั่วไปประกอบด้วยผลึกอะคูสโตออปติก ตัวแปลงสัญญาณ อุปกรณ์ดูดซับ และตัวขับสัญญาณ สัญญาณที่ถูกปรับจากตัวขับสัญญาณจะไปกระทำต่อตัวแปลงสัญญาณในรูปของสัญญาณไฟฟ้า จากนั้นจะถูกแปลงเป็นคลื่นอัลตราโซนิกที่เปลี่ยนแปลงไปในรูปของสัญญาณไฟฟ้า เมื่อคลื่นอัลตราโซนิกผ่านตัวกลางอะคูสโตออปติก มันจะทำให้เกิดการบีบอัดและการยืดตัวของตัวกลางในบริเวณนั้น ทำให้เกิดความเครียดแบบยืดหยุ่น ความเครียดนี้จะเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ตามเวลาและพื้นที่ ทำให้ตัวกลางแสดงปรากฏการณ์ความหนาแน่นสลับกัน คล้ายกับตะแกรงเฟส เมื่อแสงผ่านตัวกลางนี้ที่ถูกรบกวนโดยคลื่นอัลตราโซนิก จะเกิดปรากฏการณ์การเลี้ยวเบน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าปรากฏการณ์อะคูสโตออปติก ภายใต้ผลกระทบของเสียงและแสง ตัวพาแสงจะถูกปรับและกลายเป็นคลื่นที่ถูกปรับซึ่ง "นำพา" ข้อมูล
การใช้งานหลักของตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก:
สวิตช์เสียงและแสง Q (AOQS)
สวิตช์ Q-switching แบบอะคูโตออปติก (AOQS) ทำงานอยู่ภายในโพรงเลเซอร์และได้รับการปรับแต่งอย่างต่อเนื่อง
ค่า Q ในโพรงเลเซอร์ถูกใช้เพื่อสร้างเลเซอร์แบบพัลส์ที่มีพัลส์สั้นและกำลังสูงสุดสูง AOQS มักใช้ในการปรับการสูญเสียของลำแสงลำดับที่ 0 เมื่อตัวขับความถี่วิทยุของ AOQS เปิดทำงาน แสงลำดับที่ 0 เนื่องจากการเลี้ยวเบนจะป้องกันไม่ให้เลเซอร์ในโพรงสั่น ทำให้การสูญเสียในโพรงเพิ่มขึ้นและปิดกั้นเอาต์พุตของเลเซอร์ เมื่อตัวขับความถี่วิทยุถูกปิดชั่วครู่ พลังงานแสงที่สะสมอยู่ในโพรงเลเซอร์จะถูกปล่อยออกมาในรูปของพัลส์ ทำให้เกิดเลเซอร์แบบพัลส์ กระบวนการนี้สามารถทำซ้ำได้ในอัตราที่สูงกว่า 100 กิโลเฮิร์ตซ์ เมื่อ AOQS ทำงานในสถานะแบร็ก จะมีเพียงลำแสงเลี้ยวเบนเดียวเท่านั้น
เมื่อทำงานในสภาวะรามาน-นิส จะมีลำแสงเลี้ยวเบนหลายลำเกิดขึ้น
2. อุปกรณ์ปรับสัญญาณ/สวิตช์แบบอะคูสโตออปติก (AOM Modulator)
ตัวปรับสัญญาณอะคูสโตออปติก (เอโอเอ็มโดยทั่วไปแล้ว ตัวขับ RF (Amplitude Modulation หรือ AOM) จะถูกใช้ภายนอกโพรงเลเซอร์เพื่อเปลี่ยนความเข้มของเลเซอร์ที่ตกกระทบ (Amplitude Modulation หรือ AM) ซึ่งอาจเป็นการปรับแบบเปิด/ปิดอย่างรวดเร็ว หรือการปรับระดับความเข้มแบบแปรผันเพื่อปรับความเข้มของแสง โหมดการปรับจะถูกกำหนดโดยชนิดของตัวขับ RF และอาจเป็นแบบดิจิทัล (เปิด/ปิด) หรือแบบอนาล็อก (ไซน์, สแควร์เวฟ, เชิงเส้น, สุ่ม…) โดยทั่วไปแล้ว ตัวขับ RF ของ AOM จะใช้ความถี่คงที่ พารามิเตอร์สำคัญของตัวปรับสัญญาณ AOMเวลาในการเพิ่มขึ้น/ลดลง (rise/fall time) เป็นตัวกำหนด "ความเร็ว" หรือแบนด์วิดท์การปรับแอมพลิจูด (amplitude modulation bandwidth) ที่สามารถทำได้ เวลาในการเพิ่มขึ้น/ลดลงนี้เป็นสัดส่วนกับเส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงภายในตัวปรับสัญญาณ ดังนั้น เพื่อให้ได้เวลาในการเพิ่มขึ้นที่รวดเร็ว เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงเลเซอร์ที่ตกกระทบจะต้องถูกควบคุม AOM สามารถใช้เป็นชัตเตอร์ (เปิดและปิดเป็นรอบๆ ด้วยความถี่ที่กำหนด) และยังใช้เป็นตัวลดทอนแบบแปรผัน (ควบคุมความเข้มของแสงที่ส่งผ่านแบบไดนามิก) การปรับสัญญาณเลเซอร์ทำได้โดยการควบคุมความถี่วิทยุเพื่อทำให้เกิดคลื่นเสียงในผลึกอะคูสโตออปติก
3. อุปกรณ์เบี่ยงเบนสัญญาณอะคูสติก-ออปติก (AODF)
ตัวเบี่ยงลำแสงแบบอะคูสติกออปติก (AODF) สามารถสแกนลำแสงได้โดยการเปลี่ยนความถี่ในการขับเคลื่อนด้วยคลื่นวิทยุ ตำแหน่งการสแกนสามารถเป็นตำแหน่งสุ่ม การสแกนเป็นเส้นต่อเนื่อง และการเบี่ยงจุดตามลำดับ ขึ้นอยู่กับชนิดของผลึก ความยาวคลื่น และขนาดของลำแสง สามารถควบคุมเวลาตอบสนองได้ตั้งแต่ 0.05 ถึง 15 ไมโครวินาที และควบคุมตำแหน่งได้อย่างแม่นยำในระดับนาโนเรเดียน
4. อุปกรณ์เปลี่ยนความถี่แบบอะคูสโตออปติก (AOFS)
หลังจากผ่านอุปกรณ์อะคูสโตออปติกทั้งหมดแล้ว ลำแสงเลเซอร์ที่เกิดจากการเลี้ยวเบนจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความถี่ อุปกรณ์เปลี่ยนความถี่อะคูสโตออปติก (AOFS) เป็นอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัดที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อการเปลี่ยนแปลงความถี่ ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบที่เลือก อุปกรณ์ AOFS จะเปลี่ยนความถี่ขึ้นหรือลงตามความถี่ของสัญญาณคลื่นวิทยุที่ป้อนเข้ามา และสามารถต่ออุปกรณ์สองตัวขึ้นไปเข้าด้วยกันเพื่อสร้างการรวมกันของความถี่แบบบวกหรือแบบต่าง อุปกรณ์ AOFS ใช้มุมดูดซับเสียงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ซึ่งสามารถลดการสะท้อนของเสียงและเพิ่มประสิทธิภาพของ AOFS ได้
5. ตัวกรองปรับได้แบบอะคูสติก-ออปติก (AOTF)
ตัวกรองแบบปรับได้ด้วยคลื่นเสียงและแสง (Acousto-optic Tunable Filter หรือ AOTF) เป็นตัวกรองแบบแถบความถี่แสงชนิดโซลิดสเตทที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์และเข้าถึงได้แบบสุ่ม สามารถใช้ในการเลือกความยาวคลื่นเฉพาะจากแหล่งกำเนิดความถี่กว้างหรือหลายช่วงความถี่ได้อย่างรวดเร็วและไดนามิก การเลี้ยวเบนเกิดขึ้นเมื่อตรงตามเงื่อนไขการจับคู่เฉพาะระหว่างลำแสงอะคูสติก ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะควบคุมพารามิเตอร์ของตัวกรองด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ (เช่น ความยาวคลื่น ความลึกของการมอดูเลชั่น และแม้แต่แบนด์วิดท์) ทำให้สามารถเข้าถึงการกรองแสงได้อย่างรวดเร็ว (โดยปกติในระดับไมโครวินาที) ไดนามิก และแบบสุ่ม
วันที่เผยแพร่: 26 พฤษภาคม 2568