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
Teoría de operación
La onda acústica viajera induce variaciones en las propiedades ópticas formando así una rejilla de volumen dinámica.
Dar forma al pulso
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 .
Polarización
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 utiliza 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.
Eficiencia de difracción
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 .
Ancho de banda espectral
El ancho de banda espectral del AOPDF se define como un rango sobre el que puede operar el dispositivo. Se puede distinguir el ancho de banda intrínseco , que está limitado por la absorción del cristal óptico-acústico, el ancho de banda total del dispositivo , limitado por la adaptación de impedancia entre el transductor piezoeléctrico y el generador de radiofrecuencia, y el ancho de banda instantáneo definido por el ancho espectral simultáneo máximo difractado con eficiencia razonable .
Ver también
- Modelado de pulso de femtosegundos
- Control de forma de pulso
- Modulador de luz espacial
Referencias
- ^ IC Chang (1992). "Filtros sintonizables acústico-ópticos de haz colineal" . Cartas de electrónica . 28 (13): 1255-1256. Código bibliográfico : 1992ElL .... 28.1255C . doi : 10.1049 / el: 19920793 .
- ^ Pierre Tournois (1997). "Filtro dispersivo programable acústico-óptico para compensación adaptativa de la dispersión del tiempo de retardo de grupo en sistemas láser". Comunicaciones ópticas . 140 (4–6): 245–249. Código bibliográfico : 1997OptCo.140..245T . doi : 10.1016 / S0030-4018 (97) 00153-3 .
- ^ L. Canova; et al. (2009). "Estabilización y control de fase de envolvente portadora mediante un compresor de rejilla de transmisión y un AOPDF". Letras de óptica . 34 (9): 1333–5. Código Bibliográfico : 2009OptL ... 34.1333C . doi : 10.1364 / OL.34.001333 . PMID 19412263 .
- Dispositivos ópticos
