Akustooptiska

Akustooptik är ett område inom optik som studerar hur ljudvågor påverkar ljus i ett optiskt medium. Den grundläggande effekten kallas akustooptisk diffraktion: en vandrande akustisk våg bildar ett periodiskt refraktivt index i materialet genom fotoelasticitet, vilket diffrakterar inkommande ljus och skapar diffraktade strålar med ändrad riktning och ofta frekvens.

I praktiken används akustooptiska enheter där en piezoelektrisk transducer fasts vid en kristall och driver en RF-signal som genererar en akustisk våg. Ljuset diffrakteras främst i första ordningen och får en frekvensförskjutning som motsvarar den akustiska frekvensen. Genom att justera RF-effekten styrs diffraktionsgraden och därmed ljusets moduleringsegenskaper. Akustooptiska deflektorer används för att styra ljusets riktning genom att ändra diffraktionsvinkeln med frekvensen.

Materialval inkluderar TeO2 (telluriumdioxid), LiNbO3 (litium niobat), GaP och andra keramer. TeO2 används ofta vid närliggande teleformationer tack vare hög diffraktionsverkan och stark fotoelasticitet, medan LiNbO3 erbjuder bredbandsfunktioner och goda möjligheter till integration. Prestanda varierar med material och konstruktion: diffraktionsgraden kan nå uppemot 90–95 %, frekvensband upp till flera hundra MHz och responstider i nanosekunder. Begränsningar inkluderar temperaturdrift, akustisk avdämpning och optisk krafthantering.

Användningar omfattar laser-scanning, bildbehandling och optisk signalbehandling i kommunikation och forskning, där akustooptiska enheter möjliggör snabb modulering, frekvensskiftning och beam steering utan rörliga mekaniska delar. Akustooptik har därmed blivit en viktig teknik i både industri och laboratorier.