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AOモジュレータ(AOM, AO変調器)

AOモジュレータ(AOM, AO変調器)


音響光学(Acousto-Optics)素子は、音響波をつかって光学媒体内に回折格子をつくります。
RF シグナルのパワーが変われば、回折する光の総量が比例して変わります。
AO モジュレータは、セットした周波数で ON/OFF の繰り返し、
メカニカルシャッタを 超える速度(最大 70MHz)で、光の強度を制御・変調できます。
また、可変のアッテネータ(透過光の強度をダイナミックに制御)のようにも使えます。
G&H 社の AO モジュレータは低散乱と高ダメージ閾値を最適化しています。


AO モジュレータの用途

ヘテロダイン干渉計、強度レベリング、強度変調、レーザ原子冷却、レーザドップラ速度計、レーザドップラ振動計、
レーザ線幅測定、LIDAR、マーキング、材料加工、マイクロマシニング、ブリンティング、ビアホール加工

AO モジュレータの選定にもっとも重要な要素は要求されるスピードです。
これが材料、AOM の設計、使用する RF ドライバの選択に影響します。

AO モジュレータのスピードは立ち上がり時間(rise time)として記述されますが、
これは RF ドライバに AO モジュレータがどれくらいの速さで反応するか、 つまり変調レートを決定します。
立ち上がり時間は音響波がビームを横切るために必要な時間に比例し、
またこの理由から AOM 内部でのビーム直径に影響します。

AO モジュレータはスピードの点で、2つのカテゴリに分けられます。

高速のモジュレータは、変調周波数が最高で 70MHz、立ち上がり時間が最短で 4ns まで可能です。
このスピードに達するためには、入力ビームを非常に小さく絞ってAO モジュレータに入力せねばなりません。

低周波数の変調器はこの制約がなく、より大きなビームを入力できます。
立ち上がり時間は、ビーム直径に対して相対的に ns/mm として通常は規定されます。

最適なAO モジュレータと RF ドライバを正しく選定するためには、
スピードの他に 製品の用途ごとに必要される次の内容を考慮します。

  • 動作波長
  • レーザの出力(耐パワー性能)
  • 変調の種類(アナログ or デジタル)
  • ビーム直径
  • 要求されるコントラスト比
  • 解説角の振り角(例:5~10mrad)
  • レーザの偏光状態

ほとんどの用途では ON と OFF での高いコントラスト比が要求されるため、1 次回折光を利用します。
この結果として40dB もしくはそれ以上の消光比をもたらしますが、偏向ビームのスループットは比較的低くなります(通常 85~90%)。
強度レベリングのような特定の用途においては透過率がより重要で、コントラスト比 ~10% でも許容できます。
この場合は非回折の 0 次光を使うことができ、通常 > 99% のスループットになります。

タイプ 製品名 波長 立ち上がり /
立ち下がり時間
アクティブアパーチャ 動作周波数 音響光学媒質 データシート
UV 3200-1220 257 nm 10 ns 0.25 mm 200 MHz Crystalline
Quartz
PDF
VIS 3080-125 415 - 900 nm 25 ns 2 mm 80 MHz Tellurium
Dioxide
PDF
3110-120 440 - 850 nm 18 ns 0.6 mm 110 MHz PDF
3080-120 440 - 850 nm 34 ns 1 mm 80 MHz PDF
3100-125 440 - 850 nm 160 ns 1.5 mm 100 MHz PDF
3200-120 442 - 488 nm 13 ns 0.45 mm 200 MHz PDF
3200-121 442 - 488 nm 18 ns 0.32 nm 200 MHz PDF
3110-121 442 - 488 nm 18 ns 0.6 mm 110 MHz PDF
3200-125 470 - 690 nm 160 ns 1.5 mm 200 MHz PDF
IR 3200-124 780 - 850 nm 10 ns 0.32 mm 200 MHz Tellurium
Dioxide
PDF
3080-122 780 - 850 nm 25 ns 1 mm 80 MHz PDF
3200-1113 870 - 1250 nm 10 ns 0.1 mm 200 MHz PDF
3110-197 1030 - 1090 nm 18 ns 1.25 mm 110 MHz PDF
I-M080-2C10G-4-AM3 1030 - 1064 nm 113 ns/mm 2 mm 80 MHz Crystalline
Quartz
PDF
I-M041-2.5C10G-4-GH50 1030 - 1064 nm 113 ns/mm 2.5 mm 40.68 MHz
I-M0XX-XC11B76-P5-GH105 5.5µm 120 ns/mm up to 9.6 mm 40.68 - 60 MHz Germanium PDF
I-M050-10C11V41-P3-GH75 9.4µm 40/60 MHz PDF
I-M041-XXC11XXX-P5-GH77 9.4/10.6 µm 40.68 MHz PDF

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