نحوه استفاده از مدولاتور آکوستو اپتیک به عنوان سوئیچ نوری

نحوه استفاده از مدولاتور آکوستو اپتیک (مدولاتور AOM) به عنوان سوئیچ نوری
۱. پیشینه و زمینه توسعه فناوری
۱.۱ پیدایش لیزر: در سال ۱۹۶۰، تئودور میمن اولین لیزر یاقوت کاربردی را اختراع کرد که نشانگر تولد فناوری لیزر بود.
۱.۲ توسعه لیزر: متعاقباً، انواع مختلفی از لیزرها، مانند لیزرهای گازی (مانند لیزرهای هلیوم نئون)، لیزرهای نیمه‌هادی و لیزرهای حالت جامد (مانند لیزرهای YAG) پدیدار شدند و به تدریج دامنه کاربرد آنها به زمینه‌های نظامی، صنعتی و پزشکی گسترش یافت.
۱.۳ مقدمه الزامات هسته: لیزر به توان خروجی پایدار نیاز دارد و در بسیاری از کاربردها، لیزر نمی‌تواند به طور مداوم هدف را تحت تابش قرار دهد. برای جلوگیری از تعویض مکرر خود لیزر، یک سوئیچ نوری خارجی برای کنترل دقیق روشن/خاموش کردن لیزر معرفی شده است.

۲. اصول کار مدولاتور آکوستو اپتیک (مدولاتور AOM)
AOM یک دستگاه نوری است که از اثر آکوستو-اپتیک استفاده می‌کند، که در آن امواج صوتی از طریق یک محیط منتشر می‌شوند تا تغییرات ضریب شکست دوره‌ای ایجاد کنند و در نتیجه ویژگی‌های امواج نوری عبوری از محیط، مانند شدت، فرکانس و جهت را تعدیل کنند. در حال حاضر، تمرکز بر دو حالت پراش است:
۱.۱ پراش براگ: رایج‌ترین حالت این است که امواج نور و صدا زاویه خاصی تشکیل می‌دهند و انرژی پراش عمدتاً در نور مرتبه اول متمرکز می‌شود، مشابه یک توری استریو. این حالت عمدتاً برای کاربردهای سوئیچ نوری استفاده می‌شود.
۱.۲ پراش رامان: جهت انتشار امواج نور و صدا عمود است و نور پراشیده، توزیع متقارن چند سطحی، مشابه یک توری مسطح، را نشان می‌دهد.
۳. حالت کار مدولاتور AOM به عنوان یک سوئیچ نوری
۳.۱ AOM سیگنال را بارگذاری نمی‌کند (کار نمی‌کند): لیزر مستقیماً از (نور سطح ۰) عبور می‌کند و توسط آینه بازتاب در مسیر نوری جذب می‌شود، بدون اینکه خروجی مؤثری داشته باشد.
۳.۲ سیگنال بارگذاری AOM (در حال کار): پراش ایجاد می‌شود و نور مرتبه اول با زاویه خاصی ساطع می‌شود و برای استفاده وارد مسیر نوری بعدی می‌شود.
با کنترل اینکه آیا مدولاتور AOM سیگنال‌ها را بارگذاری می‌کند یا خیر، می‌توان به سوئیچینگ و مدولاسیون سریع لیزر دست یافت و سناریوهای کاربردی که نیاز به کنترل زمان تابش لیزر دارند را برآورده کرد.
علاوه بر استفاده به عنوان سوئیچ نوری، AOM می‌تواند از دو سطح نور خود برای ایجاد تداخل و تشکیل سیگنال‌های ضربان نوری نیز استفاده کند که می‌توانند در اندازه‌گیری و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گیرند. تقاضای عملی برای خروجی توان لیزر پایدار، باعث ایجاد فناوری سوئیچ نوری شده است و مدولاتورهای آکوستواپتیک (مدولاتور AOM) بر اساس اصل و کاربرد عملکرد سوئیچ نوری با استفاده از اثرات آکوستواپتیک، به ویژه حالت پراش براگ، ساخته شده‌اند.