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Akustooptische Modulatoren Fachwissenschaftliches Kolloquium HS Pforzheim Thomas Gulden 12 / 2007.

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Präsentation zum Thema: "Akustooptische Modulatoren Fachwissenschaftliches Kolloquium HS Pforzheim Thomas Gulden 12 / 2007."—  Präsentation transkript:

1 Akustooptische Modulatoren Fachwissenschaftliches Kolloquium HS Pforzheim Thomas Gulden 12 / 2007

2 Inhalt Was ist ein akustooptischer Modulator Anwendungsbeispiele Aufbau & Funktionsweise Ansteuerung

3 AOM allgemein Piezoelement Absorber transparenter Festkörper (Glas, Kristall) HF - Signal akustische Welle im Festkörper Beugung des Laserstrahls Laser Piezokristall (=Bragg-Zelle)

4 Anwendungen Ablenkung - Justage eines Strahls - Intensitätsmodulation Frequenzselektion Frequenzverschiebung Schalten von Licht - Q-Switch - Blanking (Austastung) bei Projektion, Ord. 1. Ord.

5 Funktionsweise Erzeugung einer akustischen Welle (sog. Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal periodische Dichtemodulation periodische Modulation des Brechungsindex optisches Gitter

6 Funktionsweise II Der Gitterabstand entspricht der Wellenlänge der Ultraschallwelle im Medium: mit = 0, m/s Kristall Ultraschallwelle Piezo- element

7 Exkurs: Beugung allgemein = Einfallwinkel Strahlung d = Gitterkonstante (-abstand) Bedingung für konstruktive Interferenz: 2 · = n · mit n = Beugungsordnung = 1, 2, 3, … Andere Beschreibung für : = d · sin( ).. Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg – Gleichung: n · = 2 · d · sin( )

8 Sonderfall: = 90° = Einfallwinkel Strahlung d = Gitterkonstante (-abstand) Andere Beschreibung für : = d · sin( ). Bedingung für konstruktive Interferenz: 2 · = n · mit n = Beugungsordnung = 0, 1, -1, 2, -2, … Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg – Gleichung: n · = 2 · d · sin( )

9 Beugung im AOM Ultraschallwelle mit n = Beugungsordnung (0, -1, 1, -2, 2, …) Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt für den Beugungswinkel: Wellenfronten Laser 0. Ordnung 1. Ordnung Ablenkung des Strahls durch Änderung der Frequenz des Modulationssignals Piezoelement

10 Beugung im AOM II f mod = 136 MHz, P = 5W => = 0,6° f mod = 173 MHz, P = 5W => = 0,8° Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 632,8 nm)

11 Intensitätsmodulation Die Intensität des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensität des Modulationssignals Höhere Modulationsleistung führt zu Ablenkungsprodukten höherer Ordnung f mod = 150MHz, P = 1W f mod = 150MHz, P = 5W

12 Frequenzselektion Die Beugung ist abhängig von der Wellenlänge des Lichts Je größer die Wellenlänge des einfallenden Lichts ist, desto stärker wird dieses gebeugt (variables Prisma) AOMAOM Anwendung: z.B. Spektralanalyse Messsystem feststehender Detektor

13 Frequenzverschiebung Aufgrund des Absorbers kann sich keine stehende Welle ausbilden Die Schallwelle erzeugt ein bewegtes Gitter welches die Frequenz des einfallenden Lichts aufgrund des Doppler-Effekts um dessen Betrag verschiebt Praktisch nur geringe Auswirkung:

14 Akustooptische Modulatoren Fachwissenschaftliches Kolloquium 7. Semester HS Pforzheim © Thomas Gulden > Downloads -> FWK AOMs


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