聲光偏轉器是一種設備，可用於(yu) 將激光束偏轉一個(ge) 方向，角度可變，由電信號的頻率控製。

　　圖 1： 非諧振聲光調製器的示意圖設置。的換能器產(chan) 生聲波，在其中光束被部分地衍射。衍射角被誇大了；它通常隻有 1° 的數量級。

　　本質上，這種設備是一種聲光調製器，它以恒定功率但頻率可變的電驅動信號運行。衍射光束的方向由布拉格條件決(jue) 定，該條件包含聲波波長，因此取決(jue) 於(yu) 聲頻。對於(yu) 各向同性介質，偏轉角是布拉格角的兩(liang) 倍，可以從(cong) 布拉格條件計算為(wei) 大約θ=λf/ν,其中λ是光學真空波長，f是驅動頻率（等於(yu) 聲頻），v是聲光材料中聲波的速度。（在材料內(nei) 部，角度需要用材料內(nei) 部的光波長來計算，但對於(yu) 與(yu) 應用相關(guan) 的外角，需要使用真空波長。）結果也可以被認為(wei) 是光波長與(yu) 聲波長之比；後者是v  /  f，通常在 10 μm 和 100 μm 之間。

　　對於(yu) 各向異性衍射（例如在雙折射介質中），尤其對於(yu) 光束偏轉器具有優(you) 勢，計算更加複雜。

　　圖 2： 聲光偏轉器。

　　產(chan) 生的偏轉角通常非常小，因為(wei) 聲波波長比光波波長長得多。例如，對於(yu) 熔融石英中的 1064 nm 激光束，縱波聲速為(wei) 5.9 km/s，調製頻率為(wei) 100 MHz（其中聲波波長為(wei) 59 μm），獲得的角度為(wei) 18 mrad ≈ 1°。這很小，但仍然大約是光束發散角的10 倍，對於(yu) 焦點中具有 200 μm光束半徑的高斯光束。

　　零級（非衍射）光束通常被光束轉儲(chu) 器阻擋，因為(wei) 它不能被使用。

　　所使用的聲光器件原則上可以與(yu) 普通的AOM相同，隻是所使用的電子驅動器（見下文）不同。但是，該設備可以優(you) 化為(wei) 寬範圍光束偏轉器：

　　它可以製作成在很寬的聲頻範圍內(nei) 工作。這種推理不包括共振聲學設計；需要使用一端帶有壓電換能器，另一端帶有吸聲器的聲光晶體(ti) 器件，如圖1所示。衍射過程的相位匹配（對於(yu) 變量不能完美保持）聲頻）也需要考慮。在某些情況下，使用各向異性衍射，例如使用 TeO 2晶體(ti) 中的剪切波，可以獲得特別寬的頻率範圍。

　　可以選擇一種具有低聲速的材料，因為(wei) 這可以最大化給定範圍的聲頻的角度範圍，正如從(cong) 上麵的等式中可以看出的。對於(yu) 剪切波（與(yu) 縱波相反），例如在 TeO 2中，實現了遠低於(yu) 1 km/s = 1 mm/μs 的相當低的聲速。

　　衍射光束的光學頻率的輕微修改通常與(yu) 光束偏轉器的應用無關(guan) 。

　　通過組合兩(liang) 個(ge) 正交安裝的聲光偏轉器，可以在二維方向上控製激光束。

　　光束導向偏轉器

　　通常，聲波的方向是恒定的，即不依賴於(yu) 聲音頻率。然而，存在基於(yu) 聲波束控製的偏轉器，其中控製聲波的方向，從(cong) 而可以實現更廣泛的掃描角度和幾乎恒定的衍射效率。這是通過使用帶有電極陣列的聲換能器來完成的，這些電極由不同的電相位驅動。

　　光束偏轉器的射頻驅動器

　　與(yu) 聲光調製器相比，光束偏轉器需要具有恒定驅動功率但可變頻率的射頻驅動器。通常，它包含一個(ge) 壓控振蕩器 (VCO)，其頻率可以通過模擬輸入驅動信號進行調整。如果頻率與(yu) 驅動電壓呈線性關(guan) 係，則同樣適用於(yu) 光束方向的良好精度。

　　為(wei) 了在大頻率範圍內(nei) 實現幾乎恒定的衍射效率，可能必須增加極端頻率的驅動功率。

　　對於(yu) 恒定輸入信號，高頻穩定性對於(yu) 獲得穩定的輸出光束方向很重要。

　　為(wei) 了驅動光束控製偏轉器，需要多個(ge) 具有不同相位的 RF 輸出。

　　基本設備和性能數據

　　角度範圍和分辨率

　　如上所述，衍射輸出光束的角度範圍受聲頻（=驅動頻率）的適用範圍限製，並且與(yu) 材料中的聲速成反比。通常，偏轉角的可用範圍相當小——幾度。這是因為(wei) 可用的聲波波長遠長於(yu) 光波波長。然而，角度範圍可能比光束發散角大得多。當然，可以使用附加的光學元件來放大角度範圍，例如使用同時減小光束半徑並增加光束發散度的望遠鏡。

　　掃描分辨率一般理解為(wei) 掃描角度範圍與(yu) 光束發散角的比值；它類似於(yu) 可以解決(jue) 的不同方向（或點，聚焦光束後）的數量。最小光束發散通過最大化實現光束半徑的的準直輸入光束（由限定孔，同時保持高（理想尺寸）衍射限製的）光束質量。因此，AO 偏轉器通常不應在輸入光束不必要的強聚焦下運行。另一方麵，太大的輸入光束會(hui) 導致衍射效應，這也可能對應用不利。

　　可分辨光斑的數量也可以理解為(wei) 孔徑時間（聲波通過激光束的傳(chuan) 播時間）乘以聲頻範圍寬度的乘積。該乘積有時稱為(wei) 時間-帶寬乘積，不應與(yu) 超快激光物理學的時間-帶寬乘積混淆。

　　衍射效率

　　一個(ge) 重要的性能指標是衍射效率，通常約為(wei) 50%（對於(yu) 更長的光波長，試探性更低）。在大多數應用中，非衍射（零級）光束不可用。希望不僅(jin) 對於(yu) 某些最佳驅動頻率而且在相當大的頻率範圍內(nei) 實現高衍射效率。

　　掃描速度

　　角度掃描的速度可能受到電子驅動器或聲光設備的限製——在後一種情況下，有限的聲速是限製因素。不幸的是，為(wei) 了獲得大範圍的掃描角度，該速度通常必須最小化。

　　對於(yu) 快速掃描，可以獲得一種透鏡效應，即激光束的不同部分在某一時刻被反射到不同的方向，因為(wei) 它們(men) 在聲光材料中看到不同的聲音頻率。

　　孔徑大小

　　設備在開孔的大小方麵也有所不同。通常，光圈大小在水平和垂直方向上大不相同。因此，人們(men) 經常在偏轉器之前和之後使用柱麵透鏡，以便用橢圓激光束對其進行操作。

　　在不需要大光束半徑光束的情況下，通常最好使用小輸入孔徑的偏轉器，因為(wei) 這會(hui) 暫時降低驅動功率並提高最大掃描速度。然而，對於(yu) 最高分辨率（見下文），需要大輸入光束。

　　指向穩定性

　　所獲得的波束方向的穩定性受到所用射頻驅動器的穩定性的限製。這種驅動器通常獲得轉換為(wei) 驅動頻率的模擬控製電壓，並且該頻率可能會(hui) 受到熱漂移的影響。對於(yu) 具有低聲速的調製器，這種漂移對波束方向的影響更大。

　　聲光偏轉器的應用

　　典型應用是那些需要非常精細且可能快速偏轉激光束的應用；一些例子是：

　　· 光刻

　　· 激光顯示器

　　· 光鑷

　　· 光束尋址光存儲(chu) 器

　　· 光學檢查

　　· 信號處理（通常利用與(yu) 頻率相關(guan) 的衍射角，例如結合光電二極管陣列來分析光譜）

　　新特光電一站式供應多種標準聲光偏轉器和RF驅動器，適用於(yu) 266-1500 nm的波長,我們(men) 的聲光偏轉器可在整個(ge) 掃描角度上提供高度均勻的衍射效率，具有緊湊可靠，寬光譜波長範圍，低功耗，快速切換速度，高分辨率和帶寬，高通量等特點，可提供定製方案。