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Concept
Modulateur acousto-optique
Résumé
Un modulateur acousto-optique (MAO, ou AOM en anglais, pour acousto-optic modulator), également appelé cellule de Bragg, utilise l’effet acousto-optique pour diffracter et changer la fréquence de la lumière par ondes sonores (généralement proche des fréquences radio). Il est utilisé dans les lasers pour la commutation-Q, en télécommunication pour effectuer de la modulation du signal, et en spectroscopie pour du contrôle de fréquence.
La possibilité d'interaction entre ondes acoustiques et lumière est prédite par Léon Brillouin en 1922
La propagation de l'onde acoustique dans le milieu se traduit par des variations de pression dans le milieu et donc par des variations d'indice (optique) du milieu.
Un oscillateur piézo-électrique est relié à un matériau, par exemple du verre. Un signal électrique oscillant force la cellule piézo-électrique à vibrer, ce qui crée des ondes sonores dans le verre. Ceci peut être imaginé comme des plans de dilatation et de compression, se déplaçant périodiquement, et venant changer l’indice de réfraction. La lumière entrante est dispersée (voir dispersion de Brillouin) en dehors de la modulation périodique de l’indice résultante, et une interférence a lieu, similaire à celle créée lors d’une diffraction de Bragg. L’interaction peut être pensée comme le mélange de quatre ondes entre phonons et photons.
La totalité des informations reportées ci-après sont valables pour un fonctionnement optimal du modulateur. Le fonctionnement optimal du MAO est effectif dans le cas où l'angle entre l'axe de passage du modulateur et l'axe du faisceau entrant est égal à l'angle de Bragg. Cet angle est caractéristique de chaque modulateur acousto-optique, habituellement de l'ordre de quelques milliradians. Dans ce cas, les propriétés de la lumière sortant du MAO peuvent être contrôlées suivant cinq paramètres :
Un rayon diffracté ressort avec un angle θ qui dépend du rapport entre la longueur d’onde de la lumière λ et la longueur d’onde du son Λ.
Avec m = ...-2,-1,0,1,2,... l’ordre de diffraction.
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Commutation-Q
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Acousto-optique
L’acousto-optique est une branche de la physique étudiant les interactions entre les ondes sonores et les ondes lumineuses, en particulier la diffraction d'un laser par les ultrasons et les ondes sonores en général. vignette|L'effet acousto-optique. Tandis que l’optique et l’acoustique ont été étudiés dès l’époque de la Grèce Antique, la naissance de l’acousto-optique est plus récente, puisque cette science n’émerge qu’au début du : en 1914, en effet, le physicien français Léon Brillouin présente une première théorie du couplage entre une onde lumineuse et une onde hypersonique.
Blocage de mode
Le blocage de mode ou verrouillage de mode désigne une technique de synchronisation de la phase des modes laser destinée à produire de courtes et intenses impulsions lumineuses. Le blocage de mode est réalisé à l'aide de différents éléments optiques : colorant à absorbant saturable, modulateur acousto-optique, cellule de Pockels... La principale application du blocage de mode est la réalisation de laser femtoseconde. Les premiers lasers à colorant délivrant de courtes impulsions sont apparus dans les années 1970, mais les impulsions qu'ils délivrent ne sont pas suffisamment stables .