1 合肥工业大学特种显示与成像技术安徽省技术创新中心，特种显示技术国家工程实验室，光电技术研究院，安徽 合肥 230009
2 合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽 合肥 230009
传统具有单片换能器结构的声光偏转器存在布拉格带宽与衍射效率的权衡关系。为了增加布拉格带宽而又不降低衍射效率，提出一种基于双片锯齿电极的换能器结构的声光偏转器。首先采用双片换能器结构实现超声跟踪，使超声波方向能随频率改变，提高布拉格带宽。在此基础上应用锯齿形电极增大超声波的发散程度，进一步提高布拉格带宽。仿真结果表明，电极的锯齿边缘使声波波动性增大，即增大了超声波的发散程度。实验结果表明，在相同实验条件下，具有双片锯齿电极换能器结构的声光偏转器的3 dB带宽比单片矩形电极换能器结构的声光偏转器高。
声光偏转器 超声跟踪 锯齿电极 布拉格带宽 衍射效率 光学学报
2023, 43(20): 2023002
1 山西大学 光电研究所 量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西 太原 030006
2 山西大学 极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
由于TeO2声光偏转器（Acousto-optic deflector, AOD）具有超快的扫描速度、较宽的布拉格带宽以及大范围的偏转角度等优点，可以及时地改变光镊的位置，因此是获得无缺陷原子阵列的重要工具，在量子计算与模拟中具有重要的作用。但是，当声光偏转器输入含有多频率成分的信号时，会出现频率之间相互调制，导致衍射效率降低，出现不需要的衍射光且得到的衍射光强度分布不均匀等问题。基于此，对多个频率之间的相互调制过程进行了分析，通过对模型的计算分析得到了抑制频率互调的相位条件，并通过实验进行验证，再进行强度优化后得到强度分布相对均匀的光镊阵列。之后对互调过程进行仿真模拟，仿真结果显示与实验测量结果基本符合。对光镊阵列的参数测试显示，聚焦光镊的腰斑为1.5 μm，现有实验光路可获得间距3 μm的22×22的光镊阵列，满足中性原子阵列的实验需求。
红外与激光工程
2023, 52(7): 20230128
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光通信与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
在自由空间相干光通信的精跟踪系统中, 利用光纤章动或快反镜章动探测角度误差具有降低损耗、简化系统结构等优势, 但这两种方法都需要引入机械运动部件。为此, 提出了利用声光偏转器实现无机械扫描的信号光角度误差的提取方法, 建立了提取角度误差的理论模型, 分析了可能的误差来源, 搭建了一套验证探测角度误差的系统, 测量精度优于1/10信号光发散角, 不会影响后续的相干解调。
光通信 相干 精跟踪 章动 角度误差 声光偏转器 中国激光
2018, 45(10): 1006001
在飞秒激光随机扫描双光子显微成像系统中使用宽带二维声光偏转器扫描飞秒激光, 可以增大扫描角度至74 mrad, 增大双光子显微成像范围。但宽带二维声光偏转器在大角度扫描时引入的色散较大, 造成成像范围边缘的光斑严重畸变, 边缘光斑直径达2.3 μm, 影响边缘视场的成像质量。为了提高成像质量, 设计了一种新的色散补偿方法, 基于衍射透镜组成的开普勒望远系统, 可以同时补偿不同扫描角度的不同色散。经过色散补偿后成像边缘的光斑直径小于1 μm, 使系统获得大范围扫描成像的同时, 所有扫描角度的色散都能够得到很好的补偿, 在整个视场范围内光斑直径小于1 μm, 实现更均匀的荧光激发, 均匀成像。
双光子荧光显微成像 声光偏转器 色散补偿 随机扫描 衍射透镜 two-photon fluorescence microscopy acousto-optic deflector dispersion compensation random-access laser scanning diffractive lenses Zemax Zemax
根据晶体的声光特性以及反常布喇格衍射的Dixon方程，得出了氧化碲声光偏转器在反常布拉格衍射条件下的参量矢量关系.分析了超声波方向、入射光角度、衍射光角度与声波频率之间的关系.针对卫星光通信中衍射角固定的应用情况，通过数值求解和参量拟合，建立了一个基于平面方程的简单控制模型.利用该模型可以很快得到超声控制频率，使衍射角固定不变.
声光偏转器 Dixon方程 衍射角固定 Acousto-optic deflector Dixon equations Fixed diffraction angle
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京 100191
针对一种新型的声光波干涉测量技术，对声光栅正弦结构光投射器的三维测量工作原理进行了系统的分析，讨论了影响投射器光学系统结构的因素和影响接收屏上的光照度的因素，并进行了光学系统设计。在优化设计过程中，采用了限制光线最大入射角的方法，达到控制投射系统的球差和保证接收屏上照明均匀的要求。所设计的声光栅正弦光投射器具有很好的成像质量。应用该系统对在500mm处的石膏像上投射干涉条纹，可以得到能量比较均匀、变形量很小的干涉条纹图，利用该条纹图和相关的算法可以对具有复杂几何形状的物体进行有效的三维测量。
光学系统设计 投射器 干涉条纹 声光偏转器 optical system design projector interferential stripes acousto-optic deflector
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
针对三维形貌测量中结构光照明系统投影速度慢、结构复杂、在线集成困难的问题,提出了一种基于声光栅的变频条纹投射系统。该系统利用拍频信号驱动声光偏转器,在声光晶体中形成两个重叠的光栅,光源发出的激光以布拉格角入射,形成两束一级衍射光,经透镜聚焦形成光强按正弦规律分布的结构光条纹。建立了数学模型,同时提出了一种新的相位凝固技术,使条纹空间频率和相位的变化规律得到了很好的解释。该系统结构紧凑、体积小,全电控可调,无任何机械移动部件,具有条纹投影速度快、精度高、动态可编程的特点。应用该系统对石膏像形貌进行测量,获得了用于三维成像的相位图。该投射系统对于解决复杂几何形状物体的三维测量问题具有较高的工程应用价值。
光学器件 三维形貌测量 结构光 声光偏转器
1 华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室 武汉光电国家实验室(筹)生物医学光子学研究部, 武汉 430074
2 耶鲁大学神经生物学系, New Haven, CT, 06511
多光子荧TH742光显微成像是生物学研究的有力手段,但目前的成像速度难以满足神经成像中快事件检测的需要。针对这一问题,提出了一套随机扫描快速多光子荧光显微成像系统。系统采用二维声光偏转器快速扫描飞秒激发光束,能够以每点10 μs的速度对特定的感兴趣区域进行跳跃式扫描,即随机扫描,使得有效的扫描速度大为提高。引入单棱镜补偿方法解决应用声光偏转器带来的色散问题。以170 nm荧光小球为样品,测得系统的横向分辨力为0.3 μm,纵向分辨力为1.3 μm。给出了随机扫描系统和商品化多光子荧光显微镜对同一个荧光细胞的成像结果,证明了新系统的成像能力。
显微成像 随机扫描 声光偏转器 飞秒激光 多光子荧光成像
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津,300072
2 深圳大学光电子学研究所,教育部光电子器件与系统重点实验室,深圳,518060
3 天津大学机械工程学院,天津,300072
提出了一种基于双声光偏转器的时序变频三维数字成像系统.此系统可以实时产生并投射具有不同空间频率的条纹结构光序列照明被测物体,可以以视频速率完成任意形状物体的三维传感.整体系统采用全固态结构,无任何机械运动部件,具有高精度、全场测量、动态可编程、普适性好等特点.给出了该三维数字成像系统对一个台阶状物体形貌测量的应用实例.结果证明DAOP对于解决具有复杂几何形状或拓扑结构物体的三维形貌测量问题是一种有效技术.
三维形貌测量 声光偏转器 直接数字频率合成器 多分辨率 Three-dimensional shape measurement Acousto-optic deflector Direct digital synthesizer Multi-resolution
国防科技大学电子科学与工程学院,湖南 长沙 410073
由声光偏转器件(AOD)和四像限探测器(QD)组成的闭环光束跟瞄系统与以往的快速反射镜(FSM)和四像限探测器组成的跟瞄系统相比,具有带宽高、功耗低、重量轻、体积小、重复性好和控制简单可靠等优点。然而,随着控制光束偏转的超声波频率变化的加快,单声光偏转器件(SAOD)的空间分辨点数会随之下降,影响光束控制的精度。提出了一种新型的快速、非机械、高精度光束偏转方法,采用二级声光偏转器件(DAOD)进行光束控制,与一级声光控制器相比具有更快的光束控制速度,更高的空间分辨点数和更宽的扫描范围,可以显著提高光束跟踪的速度和精度。同时还提出了一种求静态和动态分辨点数的方法,并与实验数据进行了比较、分析。
大气光学 移动光通信 捕获、跟踪和瞄准 声光偏转 二级声光偏转
