聲光移頻器技術(shù)特性

聲光原理在很早之前就已經(jīng)為人所知了，但是聲光器件真正的發(fā)展和長足的進(jìn)步是隨著激光技術(shù)的飛速發(fā)展才帶動(dòng)的，在實(shí)際的應(yīng)用中聲光器件一般是作為整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)中的一個(gè)部件來進(jìn)行使用，聲光器件包括Q開關(guān)，鎖模器，聲光調(diào)制器（AOM），聲光偏轉(zhuǎn)器（AODF），聲光移頻器（AOFS），聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）。

聲光設(shè)備本質(zhì)上是一個(gè)光學(xué)單元（晶體）的其中一個(gè)面與一個(gè)射頻信號(hào)發(fā)生器（產(chǎn)生10-100MHz級(jí)別的超聲波）相連接而組成的一個(gè)器件，由于光的彈性效應(yīng)，超聲波對(duì)介質(zhì)的折射率產(chǎn)生正弦擾動(dòng)，使得介質(zhì)折射率有了周期性變化，形成了體光柵結(jié)構(gòu)，光柵的周期由聲速和頻率決定，當(dāng)光波長跟驅(qū)動(dòng)器頻率匹配時(shí)，光和光柵相互作用，行程強(qiáng)的一級(jí)衍射效應(yīng)。

聲光移頻器是利用聲光互作用來獲得光的移頻，聲光移頻器的主要特性參量有三個(gè)：一級(jí)衍射效率、移頻帶寬、移頻精度或頻率穩(wěn)定度。為了提高聲光移頻器輸出光的衍射效率和移頻帶寬，聲光器件必須工作在布拉格衍射模式；提高壓電換能器帶寬，采取超聲跟蹤以提高布拉格帶寬和解決帶寬阻抗匹配技術(shù)。聲光移頻器的移頻量和移頻精度主要由驅(qū)動(dòng)電功率信號(hào)決定，聲光器件本身對(duì)頻率基本沒有影響，所以為保證聲光移頻器的移頻精度或頻率穩(wěn)定度，驅(qū)動(dòng)源必須采用高穩(wěn)定度的晶體振蕩器或高穩(wěn)定性的功率信號(hào)源。

聲光移頻器AOFS主要用來做光束中心頻率的調(diào)節(jié)，由于多普勒效應(yīng)，可以使得光束頻率增加或者減少一定頻率，增加和減少的頻率由超聲波射頻驅(qū)動(dòng)所決定，頻率可以在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。超聲波射頻驅(qū)動(dòng)器的輸出頻率范圍大概是幾十到上百兆赫茲的水平，所以在使用單臺(tái)的聲光移頻器的移頻范圍就是幾十兆赫茲，可以是光束原有頻率加幾十兆赫茲（正一級(jí)光）或者減少幾十兆赫茲（負(fù)一級(jí)光）。可見光本身是頻率是遠(yuǎn)高于聲光移頻器產(chǎn)生的頻率的，所以在光束顏色上人眼是看不出變化的。

那么如果想要移動(dòng)比如3兆赫茲這種或者更小的頻率的話那么我們需要兩臺(tái)聲光移頻器連用來做差頻，第一臺(tái)聲光移頻器的正一級(jí)光進(jìn)入第二臺(tái)聲光移頻器，調(diào)節(jié)角度使能量集中在負(fù)一極光上，這樣產(chǎn)生的光束中心頻率的改變量就是兩臺(tái)聲光移頻器的差值，這樣可以實(shí)現(xiàn)光束中心波長更精細(xì)（單臺(tái)頻率調(diào)節(jié)步進(jìn)為35khz），范圍更大的調(diào)節(jié)。

聲光移頻器作為一個(gè)器件，在各種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中有著眾多的應(yīng)用，比如在冷原子方面，通常會(huì)搭配可調(diào)諧激光器，先使用可調(diào)諧激光器調(diào)節(jié)激光頻率，最后再使用聲光移頻器去移頻和鎖定到相對(duì)應(yīng)的波長上就可以，此外，聲光移頻器在多普勒測(cè)速以及外差干涉檢測(cè)方面也有著許多的應(yīng)用。