张静 1,2温俊鹏 1,2朱喆 1,2韦小明 1,2,3,4,*杨中民 1,2,3,4,5
1 华南理工大学物理与光电学院，广东 广州 510640
2 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室，广东 广州 510640
3 华南理工大学广东省特种光纤材料与器件工程技术研究开发中心，广东 广州 510640
4 华南理工大学广东省光纤激光材料及应用技术重点实验室，广东 广州 510640
5 华南师范大学未来技术研究院，广东 广州 510006
双光子激发显微镜是研究脑神经元活动的重要工具。基于传统机械式逐点激光扫描技术的双光子激发显微镜成像速度较慢，无法进行脑神经元活动的实时观察研究。此外，高速双光子激发显微成像需要配置高重复频率飞秒激光，以保证在较短的像素停留时间内获得较高的信息强度。本文提出了基于声光偏转的并行GHz超快激光扫描技术，通过设计射频编码方案，在920 nm波段搭建了高速GHz超快激光扫描系统。通过调整时间和空间重合，最终在15~31 MHz频率范围内获得了33个可分辨的并行GHz超快激光扫描光束，为实现高速双光子激发显微成像提供了技术支撑。
双光子显微成像 声光偏转 高速激光扫描 飞秒激光 光学学报
2023, 43(23): 2318001
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 中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
2 中央军委装备发展部军事代表局驻重庆地区军事代表室, 重庆 400060
该文介绍了一种具有抗静电设计的高频声光偏转器。该高频声光偏转器随着工作频率的提高, 其使用的换能器厚度越来越薄, 击穿电压越来越低, 因此, 在运输和使用过程中易受到静电损伤。该文通过在器件内设计防止换能器积累电荷的静电放电回路, 解决了高频声光器件超薄换能器被静电损伤的问题, 消除了静电放电问题的发生。结果表明, 制作的高频声光偏转器样品通过了8 000 V的静电实验, 取得了良好的效果。
抗静电 声光偏转器 换能器 antistatic acoustooptic deflector transducer
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
1 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
2 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室, 上海 200240
为了将声光移频器(AOFS)应用至光锁相环路中实现锁相环路快速精密调谐, 并保证相干接收机接收信号的质量, 介绍了AOFS的移频原理以及在锁相环路中的动态工作模式, 对AOFS的插入损耗特性进行了系统的研究, 着重分析了AOFS驱动器功率变化以及移频过程中频率变化对插入损耗的影响。设计并搭建了基于光拍频方法的1550 nm AOFS插入损耗测量实验系统, 测试得出AOFS在各种外界调制信号影响下插入损耗的变化规律, 分析了多种影响因素共同作用下插入损耗的整体动态变化趋势并进行实验验证。根据实验分析结果对AOFS驱动功率进行优化, 结果表明, 将驱动器功率设置为1 W, 相比于25 mW驱动功率, AOFS插入损耗值在移频范围内整体下降15 dB, 最大相对插入损耗值下降1 dB。
光通信 声光移频器 插入损耗 声光偏转 布拉格衍射 激光与光电子学进展
2017, 54(10): 100609
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
桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林 541004
针对声光偏转效应相干探测信号光斑随射频信号变化的偏移特性，利用光斑重叠物理模型，研究了光斑结构与探测效率的关系，分析了光束准直、探测器有效光敏面半径以及本振光能量匹配等因素对相干光探测效率的影响。计算机仿真和实验测试验证表明，以能量分布均匀的光斑作为本振光斑，对信号光斑在一定范围内漂移的光斑重叠相干探测效率改善十分有利，空间失配角在±0.5 rad内，重叠效率下降不到5%；采用光斑压缩准直处理能有效保证系统混频光束准直性，并且重叠光斑能量利用率高，系统光学匹配好。
声光偏转 相干探测 光束准直 光斑重叠 探测效率 acousto-optic deflection coherent detection beam collimation light spot overlapping detection efficiency
1 重庆医科大学生物医学工程学院， 省部共建超声医学工程国家重点实验室，超声医学工程重庆市市级重点实验室， 重庆 400016
2 超声医疗国家工程研究中心， 重庆 401121
为检测液体中发生剧烈空化时的临界声压的大小，提出了一种基于声光偏转效应对临界剧烈空化声压进行检测的方法。根据远场光斑分布的时间变化规律确定剧烈空化的发生，通过光线最大偏转距离与焦点峰值声压的关系，可非介入地检测临界剧烈空化声压值，重复性高。通过分析液体中气泡分布及变化规律，以及空化阈值声压随外界环境压强的变化规律对测量结果进行标定，证实了该方法检测临界剧烈空化声压的可行性。
几何光学 临界剧烈空化声压 声光偏转效应 聚焦超声
南京理工大学 理学院 信息物理与工程系, 南京 210094
为了研究环境压强对固壁面附近激光空泡溃灭射流的影响, 采用光偏转方法对固体壁面附近空泡溃灭行为进行了实验研究, 得到了不同环境压强下空泡的溃灭时间、溃灭射流冲击压强。结果表明, 相同激光能量下, 环境压强对空泡溃灭时间、射流冲击压强都有非线性的影响关系, 环境压强越大, 溃灭时间越小, 射流冲击压强越大; 在空泡溃灭的前期, 泡壁加速率较小且受环境压强的影响较小; 在溃灭的后期, 射流形成, 空泡上表面泡壁中心点速率迅速增大, 且相应阶段的加速率随着环境压强的增大而增大。这一结果对激光水下加工及空泡动力学的研究有积极的意义。
激光物理 激光空泡 光偏转法 液体射流 水锤 laser physics laser-induced bubble optical beam deflection liquid jet water hammer
