Hoe gebruik je een akoestisch-optische modulator als optische schakelaar?

Hoe gebruik je een akoestisch-optische modulator (AOM-modulator) als optische schakelaar?
1. Achtergrond en context van technologische ontwikkeling
1.1 Oorsprong van de laser: In 1960 vond Theodore Meiman de eerste praktische robijnlaser uit, waarmee de lasertechnologie geboren werd.
1.2 Laserontwikkeling: Vervolgens ontstonden diverse soorten lasers, zoals gaslasers (bijvoorbeeld helium-neonlasers), halfgeleiderlasers en vastestoflasers (bijvoorbeeld YAG-lasers), waardoor hun toepassingsgebied zich geleidelijk uitbreidde naar militaire, industriële en medische sectoren.
1.3 Kernvereisten: De laser heeft een stabiel vermogen nodig, en in veel toepassingen kan de laser het doel niet continu bestralen. Om herhaaldelijk schakelen van de laser te voorkomen, wordt een externe optische schakelaar gebruikt om het in- en uitschakelen van de laser nauwkeurig te regelen.

2. Werkingsprincipe van een akoestisch-optische modulator (AOM-modulator)
AOM is een optisch apparaat dat gebruikmaakt van het akoestisch-optische effect, waarbij geluidsgolven zich door een medium voortplanten en periodieke veranderingen in de brekingsindex veroorzaken. Hierdoor worden de eigenschappen van lichtgolven die door het medium gaan, zoals intensiteit, frequentie en richting, gemoduleerd. Momenteel ligt de focus op twee diffractiemodi:
1.1 Bragg-diffractie: De meest voorkomende vorm is dat licht- en geluidsgolven een specifieke hoek vormen, waarbij de diffractie-energie voornamelijk geconcentreerd is in het licht van de eerste orde, vergelijkbaar met een stereorooster. Deze modus wordt vooral gebruikt voor optische schakelaars.
1.2 Raman-diffractie: De voortplantingsrichting van licht- en geluidsgolven is loodrecht, en het gediffracteerde licht vertoont een symmetrische verdeling op meerdere niveaus, vergelijkbaar met een vlak rooster.
3. De werkingsmodus van de AOM-modulator als optische schakelaar
3.1 AOM laadt geen signaal (werkt niet): De laser gaat er direct doorheen (licht van niveau 0) en wordt geabsorbeerd door de reflectiespiegel in het optische pad, zonder effectieve output.
3.2 AOM-laadsignaal (werking): diffractie wordt gegenereerd en het licht van de eerste orde wordt onder een bepaalde hoek uitgezonden en komt in het daaropvolgende optische pad terecht voor gebruik.
Door te bepalen of de AOM-modulator signalen laadt, kunnen snelle schakeling en modulatie van de laser worden bereikt, waarmee wordt voldaan aan toepassingsscenario's die controle over de laserbestralingstijd vereisen.
Naast het gebruik als optische schakelaar kan een AOM ook gebruikmaken van zijn twee lichtniveaus om interferentie te genereren en optische beatsignalen te vormen, die kunnen worden gebruikt in metingen en andere gebieden. De praktische vraag naar een stabiele laservermogensoutput heeft geleid tot de ontwikkeling van optische schakeltechnologie, en akoestisch-optische modulatoren (AOM-modulatoren) zijn gebaseerd op het principe en de toepassing van de optische schakelfunctie met behulp van akoestisch-optische effecten, met name de Bragg-diffractiemodus.