Filtro dispersivo programable acústico-óptico
Un filtro dispersivo programable acústico-óptico (AOPDF) es un tipo especial de modulador acústico-óptico de haz colineal [1] capaz de dar forma a la fase espectral y la amplitud de pulsos láser ultracortos . AOPDF fue inventado por Pierre Tournois . [2] Normalmente, los cristales de cuarzo se utilizan para la fabricación de los AOPDF que operan en el dominio espectral UV, los cristales de paratelurita se utilizan en el visible y el NIR (hasta 4 µm) y el calomelano en el MIR (3-20 µm). Niobato de litio introducido recientementeLos cristales permiten una operación de alta tasa de repetición (> 100 kHz) debido a su alta velocidad acústica. El AOPDF también se utiliza para el control activo de la fase de la envolvente de la portadora de los pulsos ópticos de pocos ciclos [3] y como parte de los esquemas de medición de pulsos. [ cita requerida ] Aunque comparte mucho en principio de funcionamiento con un filtro sintonizable acústico-óptico , el AOPDF no debe confundirse con él, ya que en el primero el parámetro sintonizable es la función de transferencia y en el segundo es la respuesta al impulso
La onda acústica viajera induce variaciones en las propiedades ópticas formando así una rejilla de volumen dinámico.
AOPDF es un filtro espectral programable . Desde el punto de vista del procesamiento de señales , el AOPDF corresponde a un filtro transversal lineal pasivo variable en el tiempo con una respuesta de impulso finita programable . El filtrado de fase y amplitud en el AOPDF se logra en virtud del efecto acústico-óptico birrefringente y se puede representar mediante una convolución entre la amplitud de la señal óptica de entrada E en (t) y una señal acústica programable S (t / α) proporcional a la señal eléctrica S (t) aplicada al transductor piezoeléctrico (hecho típicamente de niobato de litio). Aquí, α es un factor de escala igual a la relación entre la velocidad del sonido v y la velocidad de la luz c multiplicada por la diferencia de índice Δ n entre las ondas ordinarias y extraordinarias tomadas a lo largo del eje de propagación en el cristal. En el límite de baja eficiencia de difracción, el AOPDF se comporta como un filtro lineal y el pequeño valor de α (típicamente 10 −7 ) permite el control cuantitativo de señales ópticas con frecuencias de decenas a cientos de terahercios con señales eléctricas de decenas de megahercios, que son fácilmente producidos por generadores de formas de onda comerciales .
Debido a su naturaleza birrefringente, el AOPDF es intrínsecamente sensible a la polarización. Además, la polarización de la onda difractada, creada como resultado de la interacción entre la onda óptica incidente y la onda acústica en el cristal, se rota 90 ° con respecto a la polarización de la onda incidente. Para la entrada óptica de un solo haz, podría haber hasta 4 haces en la salida del AOPDF: dos haces transmitidos (no difractados) que surgen de la doble refraccióny (en presencia de una onda acústica adecuada en el cristal) dos haces difractados correspondientes a cada componente de polarización lineal (ordinaria y extraordinaria) del haz de entrada. Por lo general, se usa un haz de polarización ordinaria en la entrada y, por lo tanto, solo se observan dos haces en la salida: un haz transmitido de polarización ordinaria y un haz difractado de polarización extraordinaria.
La intensidad espectral de la onda difractada depende de la intensidad espectral de la onda acústica (que depende, a su vez, de la potencia de RF aplicada al transductor). La relación entre la intensidad difractada y la de entrada representa la eficiencia de difracción. La máxima eficiencia de difracción está limitada por efectos no lineales. El régimen lineal persiste hasta eficiencias de difracción de aproximadamente el 50%. La eficiencia total se ve alterada por las pérdidas de Fresnel en las caras de entrada y salida del cristal, a menos que se utilice un revestimiento antirreflectante .
