Cách sử dụng bộ điều biến quang âm làm công tắc quang học

Cách sử dụng bộ điều biến quang âm (bộ điều biến AOM) như một công tắc quang học
1. Bối cảnh và sự phát triển công nghệ
1.1 Nguồn gốc của Laser: Năm 1960, Theodore Meiman đã phát minh ra laser ruby ​​thực tế đầu tiên, đánh dấu sự ra đời của công nghệ laser.
1.2 Sự phát triển của laser: Sau đó, nhiều loại laser khác nhau đã xuất hiện, chẳng hạn như laser khí (như laser heli neon), laser bán dẫn và laser trạng thái rắn (như laser YAG), dần dần mở rộng phạm vi ứng dụng sang các lĩnh vực quân sự, công nghiệp và y tế.
1.3 Giới thiệu yêu cầu cốt lõi: Laser cần công suất đầu ra ổn định, và trong nhiều ứng dụng, laser không thể chiếu xạ mục tiêu liên tục. Để tránh việc bật/tắt laser liên tục, một công tắc quang học bên ngoài được đưa vào để điều khiển chính xác việc bật/tắt laser.

2. Nguyên lý hoạt động của bộ điều biến quang âm (bộ điều biến AOM)
AOM là một thiết bị quang học sử dụng hiệu ứng quang âm, trong đó sóng âm lan truyền qua một môi trường tạo ra sự thay đổi chiết suất định kỳ, từ đó điều chỉnh các đặc tính của sóng ánh sáng đi qua môi trường, chẳng hạn như cường độ, tần số và hướng. Hiện nay, trọng tâm nghiên cứu là hai chế độ nhiễu xạ:
1.1 Nhiễu xạ Bragg: Đây là hiện tượng phổ biến nhất, trong đó sóng ánh sáng và sóng âm tạo thành một góc xác định, và năng lượng nhiễu xạ chủ yếu tập trung ở ánh sáng bậc nhất, tương tự như một lưới lập thể. Chế độ này chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng chuyển mạch quang học.
1.2 Nhiễu xạ Raman: Hướng truyền của sóng ánh sáng và sóng âm là vuông góc với nhau, và ánh sáng bị nhiễu xạ thể hiện sự phân bố đối xứng nhiều mức, tương tự như một mạng phẳng.
3. Chế độ hoạt động của bộ điều biến AOM như một công tắc quang học
3.1 AOM không tải tín hiệu (không hoạt động): Tia laser đi xuyên qua trực tiếp (ánh sáng mức 0) và bị hấp thụ bởi gương phản xạ trong đường dẫn quang học, không tạo ra tín hiệu đầu ra hiệu quả.
3.2 Tín hiệu tải AOM (hoạt động): hiện tượng nhiễu xạ được tạo ra, và ánh sáng bậc nhất được phát ra ở một góc nhất định và đi vào đường dẫn quang học tiếp theo để sử dụng.
Bằng cách kiểm soát việc bộ điều biến AOM có tải tín hiệu hay không, có thể đạt được khả năng chuyển mạch và điều biến laser nhanh chóng, đáp ứng các kịch bản ứng dụng yêu cầu kiểm soát thời gian chiếu xạ laser.
Ngoài việc được sử dụng như một công tắc quang học, AOM còn có thể sử dụng hai mức năng lượng ánh sáng của nó để tạo ra hiện tượng giao thoa và hình thành tín hiệu xung quang học, có thể được sử dụng trong đo lường và các lĩnh vực khác. Nhu cầu thực tiễn về công suất đầu ra laser ổn định đã tạo ra công nghệ công tắc quang học, và các bộ điều biến quang âm (bộ điều biến AOM) dựa trên nguyên lý và ứng dụng của chức năng công tắc quang học sử dụng hiệu ứng quang âm, đặc biệt là chế độ nhiễu xạ Bragg.