Объемный акустооптический сдвиг частоты

Акустооптические приборы часто изготавливаются из таких материалов, как LiNb03 и кварц, поскольку частотный диапазон волн, которые можно запускать в такие кристаллы, очень широк — от десятков мегагерц до нескольких гигагерц. Скорость звука va в LiNbOs примерно равна 6 х103 м/с, и, следовательно, акустическая волна частотой 1 ГГц имеет длину волны Ла около 6 мкм, что сопоставимо с оптической длиной волны. Амплитуда возникающего возмущения показателя преломления пропорциональна корню квадратному из интенсивности звука.

Акустооптические модуляторы работают в одном из двух режимов. При короткой длине взаимодействия, когда L<С Ла/А, прибор работает в так называемом режиме Рамана-Ната, создавая множество дифрагированных пучков, относительные интенсивности которых зависят от акустической мощности и длины взаимодействия. Однако в волоконно-оптических датчиках чаще используется режим Брэгга, когда L Ла/А и возникает только один дифрагированный пучок.

image34

Чтобы дифракция Брэгга была эффективной, угол падения оптического пучка по отношению к направлению акустической волны должен быть равен или близок к углу Брэгга. Когда угол падения равен углу можно получить полное преобразование в единственный диорамах волоконно-оптических датчиков особенно часто используются такие интегрально-оптические устройства, как фазовые модуляторы, модуляторы интенсивности и оптические преобразователи частоты. К тому же многочисленные компоненты могут быть собраны на одной подложке, что упрощает компоновку. Достаточно сложные схемы канальных волноводов могут быть реализованы как единое целое, и, следовательно, такие приборы более разнообразны, чем объемные. В качестве примера на 5.9 приведена схема многофункционального интегрально-оптического кристалла для волоконных гироскопов. Кристалл содержит Y-образный разветвитель мощности, фазовый модулятор и оптический преобразователь частоты.

image35

Канальные волноводы — основные составляющие интегрально-оптических приборов. Схематически простой волноводный канал — это область с показателем преломления пз, окруженная областями с более низкими показателями преломления п и П2. Из-за полного внутреннего отражения оптический пучок ограничен областью с показателем преломления пз, где он распространяется в одной или нескольких канализированных модах в зависимости от параметров волновода. Одномодовый волновод поддерживает только моду с поляризациями ТЕ и ТМ, или с одной из них при типичном размере моды < 10 мкм.

См. также:  Мультиплексирование с разделением по времени