Az Acousto-Optic Programmable Dispersive Filter (AOPDF) egy speciális típusú kollineáris sugárnyaláb akuszto-optikai modulátor [1] , amely képes az ultrarövid lézerimpulzusok spektrális fázisának és amplitúdójának alakítására . Az AOPDF-et Pierre Tournoy találta fel. [2] Általában kvarckristályokat használnak a spektrum ultraibolya tartományában működő AOPDF-ek gyártásához, a paratellurit kristályokat a látható és közeli infravörös tartományban (4 μm-ig) , a kalomelt pedig a tartományban (3 ) -20 μm) . A közelmúltban bemutatott lítium-niobát kristályok a nagy hangsebesség miatt nagy frekvenciájú ultrahang (>100 kHz) működtetését teszik lehetővé. Az AOPDF-et az alacsony ciklusú optikai impulzusok vivőburkolójának fázisának aktív felügyeletére is használják [3] , valamint impulzusmérő áramkörök részeként. Annak ellenére, hogy az akusztikus optikai hangolható szűrőben elvileg sok a közös, az AOPDF-et nem szabad összetéveszteni vele, hiszen az első paraméter az átviteli függvény, a második pedig az impulzusválasz.
A haladó akusztikus hullám megváltoztatja az optikai tulajdonságokat, dinamikus térfogati rácsot képezve.
Az AOPDF egy programozható spektrális szűrő. Jelfeldolgozási szempontból az AOPDF egy időbeli passzív lineáris transzverzális szűrőnek felel meg, programozható véges impulzusválaszsal . Az AOPDF fázis- és amplitúdószűrése kettős törő akuszto-optikai effektussal érhető el, és a bemeneti optikai jel E in (t) amplitúdója és az elektromos árammal arányos S (t / α) programozható akusztikus jel közötti konvolúcióval reprezentálható. S (t) jel a piezoelektromos átalakítóhoz (általában lítium-niobátból készül ). Itt α egy skálázási tényező, amely egyenlő a v hangsebesség és a c fénysebesség arányának szorzatával a kristályban a terjedési tengely mentén vett közönséges és rendkívüli hullámok közötti n indexkülönbséggel. Az alacsony diffrakciós hatásfok határán az AOPDF lineáris szűrőként viselkedik, és egy kis α értéke (tipikusan 10 -7 ) lehetővé teszi az optikai jelek mennyiségi szabályozását tíz és száz terahertz közötti frekvenciájú, több tíz megahertzes elektromos jelekkel. könnyen előállíthatók kereskedelmi jelgenerátorokkal.
Kettős törő közege miatt az AOPDF polarizációérzékeny. Ezenkívül a beeső optikai hullám és egy akusztikus hullám kölcsönhatása által létrehozott diffrakciós hullám polarizációja egy kristályban 90°-kal elfordul a beeső hullám polarizációjához képest. Egysugaras optikai bemenet esetén az AOPDF kimeneten legfeljebb 4 nyaláb lehet: kettős törésből származó két átvitt (nem diffraktált) nyaláb , és (ha megfelelő akusztikus hullám van a kristályban) ennek megfelelő két diffrakciós nyaláb. minden lineáris polarizációs komponenshez (közönséges és szokatlan) bemenő nyalábhoz. Általános szabály, hogy a bemeneten hagyományosan polarizált sugarat használnak, ezért csak két nyaláb figyelhető meg a kimeneten: egy hagyományos polarizációjú átvitt nyaláb és egy szokatlan polarizációjú diffrakciós nyaláb.
A diffrakciós hullám spektrális intenzitása az akusztikus hullám spektrális intenzitásától függ (ami viszont a jelátalakítónak biztosított teljesítménytől függ). A diffrakciós intenzitás és a bemeneti intenzitás aránya a diffrakciós hatásfok. A maximális diffrakciós hatásfokot nemlineáris hatások korlátozzák. A lineáris rezsim körülbelül 50%-os diffrakciós hatásfokig fennmarad. Az általános hatékonyságot a Fresnel-veszteség módosítja a kristály bemeneti és kimeneti oldalain, kivéve, ha tükröződésgátló bevonatot használnak .
Spektrális sávszélesség Az AOPDF az a tartomány, amelyen belül egy eszköz működni tud. Megkülönböztethető a belső sávszélesség , amelyet az akuszto-optikai kristály abszorpciója korlátoz, az eszköz teljes sávszélessége , amelyet a piezoelektromos átalakító és az RF oszcillátor közötti impedanciaillesztés korlátoz, valamint a pillanatnyi sávszélesség, amelyet a maximális egyidejű spektrumszélesség ésszerű hatékonysággal elhajlik.