Акустооптические устройства и их применение - Магдич Л.Н.
Скачать (прямая ссылка):
; Рм = U*CfM <УЪъ! 4).
Для типичного ЭОМ на кристалле DKDP /полуволновое напряжение 2(/=200 В, С=100 пФ. Следовательно, например, при /м=107 Гц в источнике будет рассеиваться, если пренебречь емкостью подводящих проводов, не менее 8 Вт. АОМ, выполненный на молибдате свинца, для модуляции интенсивности света в той же полосе частот потребует менее 1 Вт управляющей мощности, причем для источника сигнала АОМ играет роль согласованной нагрузки.
Конструкция. Простая оптическая схема АОМ и от* сутствие склеек не только улучшают качество прибора, но и позволяют модулировать большие непрерывные мощности излучения до 15 Вт. Такие мощности обычно прожигают склейки в кристаллах и поляризационных -племен тах ЭОМ,___________ -......... ....
45
Температурная стабильность. В большинстве ЭОМ используются кристаллы, обладающие естественным двулу-чепреломлением, величина которого зависит от температуры [26]. Для компенсации температурной нестабильности приходится прибегать к специальным мерам, но до конца ее ликвидировать не удается. В АОМ причин для заметной температурной нестабильности модуляционной характеристики нет.
Единственным преимуществом ЭОМ перед АОМ является принципиальная возможность получить более широкую полосу модуляции, однако из-за ограниченной энергетики подмодулятора реализовать ее обычно удается лишь для импульсов, идущих с большой скважностью, или для небольших индексов непрерывной модуляции.
Внутренние АОМ характеризуются тем, что для обеспечения высокого оптического качества в них обычно используется плавленый кварц. Можно выделить два
Параметры акустооп
Фирма- изготовитель Модель Рабочая длина вэлны, мкм, Время нарастания (при диаметре луча, мм) не Центральная частота, МГц Эффективность, %
Harris нюо - <8(0,1) 400 -
H200 - <450(1,5) 70 -
Isomet 1201 0,44-1,06 50(0,25) 40 ">90
1205 0,44-1,06 25 (0,1) 80 ' 85 i
1206 0,44-1,06 15(0,075) 110 60 !
1207 A 10,6 70(0,6) 40 50
Zenith M40R 0,4-1,2 1 оо (-) 40 85
M201R 0,6-3,0 100 (-) - 90
M70UV 0,2-0,5 50(0,5) 70 80 !
Datalight 0,488-0,5145 60(-) 60 90
0,43-0,64 50 (-) 45 90
0,44-0,64 25 (-) 80 -
Soro M30M 0,4-0,7 <16(-) 200 <70
IM-50 0,4-0,7 <10 250 >80
46
типа внутренних АОМ: затворы для твердотельных лазеров, модулирующие добротность резонатора [27], и модуляторы, обеспечивающие импульсный вывод энергии, запасенной в резонаторе непрерывного лазера [28].
Затворы. Лазер с модуляцией добротности резонатора работает следующим образом. В процессе накачки лампой активного элемента включается АОМ, который благодаря дифракции света вносит в резонатор потери, обеспечивая такую низкую добротность, при которой не выполняются условия генерации. Когда энергия, запасенная активным элементом, достигает необходимого уровня, АОМ выключается и происходит генерация мощного и короткого импульса излучения. Первоначально модуляция добротности осуществлялась механически, например, с помощью вращающегося отражателя, затем стали использоваться электрооптические затворы, а позднее - АОМ. Преимущества АОМ - низкие потери света и способность одинаково эффективно модулиро-
Таблица 2.1
тических модуляторов
Управляющая СВЧ мощность, Вт (при длине волны, мкм) Апер- тура, мм Контраст- ность Оптическая мощность (плотность мощности) Материал звукопровода Примечание
- - >500:1 >1000:1 Плавленый кварц Стекло - тяжелый флинт Внутренний модулятор
2(Х0 -= 0,63) 1.6 (Л0 = 0,63) 1.6 (Х0 = 0,63) 12(Х0 = Ю,6) 2X4 1 1 1 >1000:1 >1000:1 >1000:1 80 Вт/мм2 250 Вт/мм2 250 Вт/мм2 2Вт ""* ^ goo w 3 ? *> Ллл -
- 2 с - Стекло
2,5(_) О 2 1000:1 " Кварц
1,8 1,5 1,9 1000:1 1000:1 800:1 - Стекло я 9 -
2 2 2X4 500:1 2000:1 1 Вт 0,7 Вт РЬМо04 РЬМоО* -
47
вать любую поляризацию, поскольку в этих затворах используется сдвиговая звуковая волна. На сдвиговой волне эффективность дифракции в плавленом кварце очень низка (М2=0,3), поэтому такие затворы требую! большие управляющие мощности -до 50 Вт_и водяное охлаждение. Но поскольку АОМ встраивается в лазеры, уже имеющие охлаждение и значительное энергопотребление, это обстоятельство не вызывает серьезных труд-
Рис. 2.8. Конструкция резонатора для импульсного вывода излучения с помощью АОМ: . ,
/-зеркала; 2 - АОМ; 3 - разрядная трубка .
ностей. Несущая частота акустооптических з.атворов обычно 25-50 МГц, быстродействие -1 мкс.
Импульсный вывод излучения из резонатора. Известно, что для ряда непрерывных лазеров интенсивность светового излучения, заключенного между зеркалами резонатора, во много раз превышает интенсивность, излучаемую через эти зеркала. ; ,
С помощью модулятора, помещаемого внутрь резонатора, можно вывести всю запасенную там энергию в виде короткого и мощного импульса. Эксперименты с ЭОМ не только показали принципиальную возможность создания такого прибора, но и выявили определенные трудности, связанные с потерями излучения в склейках и поляризационном элементе [29, 30]. Использование
АОМ позволило преодолеть эти трудности [28]. Для обеспечения необходимого быстродействия свет в -резонаторе внутри АОМ фокусировался системой зеркал (рис. 2.8). Быстродействие АОМ составляло, 5 не, несущая частота 400 МГц. Модулятор в этом устройстве включается на очень короткое время (на время двойного прохода светового луча через резонатор), что составляет около 10 не, и работает с большой скважностью, по-48
