Akustooptische Modulatoren

Fachwissenschaftliches Kolloquium HS Pforzheim

Thomas Gulden12 2007

Inhalt

bull Was ist ein akustooptischer Modulator

bull Anwendungsbeispiele

bull Aufbau amp Funktionsweise

bull Ansteuerung

AOM allgemein

Piezoelement

Absorber

transparenter Festkoumlrper(Glas Kristall)

HF - Signal

akustische Welleim Festkoumlrper Beugung des Laserstrahls

Laser

Piezokristall

(=ldquoBragg-Zelleldquo)

Anwendungen

bull Ablenkung - Justage eines Strahls

- Intensitaumltsmodulation

bull Frequenzselektion

bullFrequenzverschiebung

bull Schalten von Licht- bdquoQ-Switchldquo- Blanking (Austastung) bei Projektion

0 Ord1 Ord

Funktionsweise

Erzeugung einer akustischen Welle (sog Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal

periodische Dichtemodulation

periodische Modulation des Brechungsindex

ldquooptisches Gitterldquo

Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

Akustooptische ModulatorenFachwissenschaftliches Kolloquium 7 Semester HS Pforzheim

copy Thomas Gulden 2007wwwdj9kwde -gt Downloads -gt FWK AOMs

• Akustooptische Modulatoren
• Inhalt
• AOM allgemein
• Anwendungen
• Funktionsweise
• Funktionsweise II
• Exkurs Beugung allgemein
• Sonderfall a = 90deg
• Beugung im AOM
• Beugung im AOM II
• Intensitaumltsmodulation
• Frequenzselektion
• Frequenzverschiebung
• Folie 14

Inhalt

bull Was ist ein akustooptischer Modulator

bull Anwendungsbeispiele

bull Aufbau amp Funktionsweise

bull Ansteuerung

AOM allgemein

Piezoelement

Absorber

transparenter Festkoumlrper(Glas Kristall)

HF - Signal

akustische Welleim Festkoumlrper Beugung des Laserstrahls

Laser

Piezokristall

(=ldquoBragg-Zelleldquo)

Anwendungen

bull Ablenkung - Justage eines Strahls

- Intensitaumltsmodulation

bull Frequenzselektion

bullFrequenzverschiebung

bull Schalten von Licht- bdquoQ-Switchldquo- Blanking (Austastung) bei Projektion

0 Ord1 Ord

Funktionsweise

Erzeugung einer akustischen Welle (sog Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal

periodische Dichtemodulation

periodische Modulation des Brechungsindex

ldquooptisches Gitterldquo

Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

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• Frequenzverschiebung
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AOM allgemein

Piezoelement

Absorber

transparenter Festkoumlrper(Glas Kristall)

HF - Signal

akustische Welleim Festkoumlrper Beugung des Laserstrahls

Laser

Piezokristall

(=ldquoBragg-Zelleldquo)

Anwendungen

bull Ablenkung - Justage eines Strahls

- Intensitaumltsmodulation

bull Frequenzselektion

bullFrequenzverschiebung

bull Schalten von Licht- bdquoQ-Switchldquo- Blanking (Austastung) bei Projektion

0 Ord1 Ord

Funktionsweise

Erzeugung einer akustischen Welle (sog Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal

periodische Dichtemodulation

periodische Modulation des Brechungsindex

ldquooptisches Gitterldquo

Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

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Anwendungen

bull Ablenkung - Justage eines Strahls

- Intensitaumltsmodulation

bull Frequenzselektion

bullFrequenzverschiebung

bull Schalten von Licht- bdquoQ-Switchldquo- Blanking (Austastung) bei Projektion

0 Ord1 Ord

Funktionsweise

Erzeugung einer akustischen Welle (sog Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal

periodische Dichtemodulation

periodische Modulation des Brechungsindex

ldquooptisches Gitterldquo

Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

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• Frequenzselektion
• Frequenzverschiebung
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Funktionsweise

Erzeugung einer akustischen Welle (sog Ultraschallwelle) innerhalb des Kristalls durch Anregung des Piezo-Elements mittels Hochfrequenz-Signal

periodische Dichtemodulation

periodische Modulation des Brechungsindex

ldquooptisches Gitterldquo

Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

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Funktionsweise II

Der Gitterabstand entspricht der Wellenlaumlnge der Ultraschallwelle im Medium

f

vMediumU mit = 05 8000 ms Mediumv

Kristall

Ultraschallwelle

Piezo-element

Exkurs Beugung allgemein

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

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fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

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= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 1 2 3 hellip

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n2

sin

Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

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Sonderfall = 90deg

= Einfallwinkel Strahlungd = Gitterkonstante (-abstand)

Andere Beschreibung fuumlr = d sin()

U

Bedingung fuumlr konstruktive Interferenz2 = n mit n = Beugungsordnung = 0 1 -1 2 -2 hellip

Durch Einsetzen ergibt sich die Bragg ndash Gleichung n = 2 d sin()

d

n sin

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

Akustooptische ModulatorenFachwissenschaftliches Kolloquium 7 Semester HS Pforzheim

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• Frequenzselektion
• Frequenzverschiebung
• Folie 14

Beugung im AOM

Ultraschallwelle

U

Lasern

)sin( mit n = Beugungsordnung (0 -1 1 -2 2 hellip)

Bei Auftreffen der Strahlung auf das Gitter senkrecht zur Ausbreitungsrichtung ( parallel zu den Wellenfronten) des Ultraschalls gilt fuumlr den Beugungswinkel

Wellenfronten

Laser

0 Ordnung

1 Ordnung

Ablenkung des Strahls durch Aumlnderung der Frequenz des Modulationssignals

Piezoelement

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

Ualtneu fnff

Akustooptische ModulatorenFachwissenschaftliches Kolloquium 7 Semester HS Pforzheim

copy Thomas Gulden 2007wwwdj9kwde -gt Downloads -gt FWK AOMs

• Akustooptische Modulatoren
• Inhalt
• AOM allgemein
• Anwendungen
• Funktionsweise
• Funktionsweise II
• Exkurs Beugung allgemein
• Sonderfall a = 90deg
• Beugung im AOM
• Beugung im AOM II
• Intensitaumltsmodulation
• Frequenzselektion
• Frequenzverschiebung
• Folie 14

Beugung im AOM II

fmod = 136 MHz P = 5W=gt = 06deg

fmod = 173 MHz P = 5W=gt = 08deg

Projektion eines HeNe-Laserstrahls ( = 6328 nm)

Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

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Intensitaumltsmodulation

bull Die Intensitaumlt des abgelenkten Strahls ist weitestgehend proportional zur Intensitaumlt des Modulationssignalsbull Houmlhere Modulationsleistung fuumlhrt zu Ablenkungsprodukten houmlherer Ordnung

fmod = 150MHz P = 1W

fmod = 150MHz P = 5W

FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

)10(~)10(~ 148LaserSchall ff

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FrequenzselektionDie Beugung ist abhaumlngig von der Wellenlaumlnge des Lichts

U

Lasern

)sin(

Je groumlszliger die Wellenlaumlnge des einfallenden Lichts ist desto staumlrker wird dieses gebeugt (bdquovariables Prismaldquo)

AOM

Anwendung zB Spektralanalyse Messsystem

feststehenderDetektor

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

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• Frequenzverschiebung
• Folie 14

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

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