miniatura|300x300px|Imatge que il·lustra el principi de la conformació espectral de fase i amplitud mitjançant un filtre dispersiu programable acústicoòptic. Un filtre dispersiu programable acústico-òptic (AOPDF) és un tipus especial de modulador acústico-òptic de feix col·lineal capaç de modelar la fase espectral i l'amplitud dels polsos làser ultracurts. L'AOPDF va ser inventat per Pierre Tournois. Normalment, els cristalls de quars s'utilitzen per a la fabricació dels AOPDF que operen en el domini espectral UV, els cristalls de paratel·lurita s'utilitzen en el visible i el NIR (fins a 4 μm) i calomel al MIR (3–20 μm). Els cristalls de niobat de liti introduïts recentment permeten un funcionament a alta taxa de repetició (> 100 kHz) a causa de la seva alta velocitat acústica. L'AOPDF també s'utilitza per al control actiu de la fase de l'embolcall portador d'impulsos òptics de pocs cicles, com a part d'esquemes de mesura d'impulsos i tècniques d'espectroscòpia multidimensional. Tot i que comparteix molt en principi de funcionament amb un filtre sintonitzable acustoòptic, l'AOPDF no s'ha de confondre amb ell, ja que en el primer el paràmetre sintonitzable és la funció de transferència i en el segon és la resposta impulsional.
Teoria de funcionament L'ona acústica viatgera indueix variacions en les propietats òptiques, formant així una reixa de volum dinàmica.
Formació de polsos L'AOPDF és un filtre espectral programable. Des del punt de vista del processament del senyal, l'AOPDF correspon a un filtre transversal lineal passiu variant en el temps amb una resposta impulsional finita programable. El filtratge de fase i amplitud a l'AOPDF s'aconsegueix mitjançant l'efecte acustoòptic birefringent i es pot representar mitjançant una convolució entre l'amplitud del senyal òptic d'entrada Ea(t) i un senyal acústic programable S(t/α) proporcional al senyal elèctric S(t) aplicat al transductor piezoelèctric (fet típicament de niobat de liti). Aquí, α és un factor d'escalat igual a la relació entre la velocitat del so v i la velocitat de la llum c multiplicada per la diferència d'índex Δ n entre les ones ordinàries i les extraordinàries preses al llarg de l'eix de propagació al cristall. En el límit de baixa eficiència de difracció, l'AOPDF es comporta com un filtre lineal i el petit valor de l' α (normalment 10−7) permet el control quantitatiu de senyals òptics amb freqüències de desenes a centenars de terahertz amb senyals elèctrics de desenes de megahertz, que són fàcilment produïts per generadors de formes d'ona comercials.
Polarització A causa de la seva naturalesa birefringent, l'AOPDF és intrínsecament sensible a la polarització. A més, la polarització de l'ona difractada, creada com a resultat de la interacció entre l'ona òptica incident i l'ona acústica al cristall, gira 90° respecte a la polarització de l'ona incident. Per a l'entrada òptica de feix únic, hi podria haver fins a 4 feixos a la sortida de l'AOPDF: dos feixos transmesos (no difractats) que sorgeixen de la doble refracció i (en presència d'una ona acústica adequada al cristall) dos feixos difractats corresponents a cada component de polarització lineal (ordinària i extraordinària) del feix d'entrada. Normalment, s'utilitza un feix polaritzat ordinari a l'entrada i, per tant, només s'observen dos feixos a la sortida: un feix transmès polaritzat ordinari i un feix difractat polaritzat extraordinari.
Eficiència de difracció La intensitat espectral de l'ona difractada depèn de la intensitat espectral de l'ona acústica (que depèn, al seu torn, de la potència de radiofreqüència aplicada al transductor). La relació entre la intensitat difractada i la d'entrada representa l'eficiència de difracció. L'eficiència màxima de difracció està limitada per efectes no lineals. El règim lineal persisteix fins a eficiències de difracció d'aproximadament el 50%. . L'eficiència total es veu alterada per les pèrdues de Fresnel a les cares d'entrada i sortida del cristall, tret que s'utilitzi un recobriment antireflectant
Amplada de banda espectral . L'amplada de banda espectral de l'AOPDF es defineix com un rang sobre el qual el dispositiu pot funcionar. Es pot distingir l'amplada de banda intrínseca, que està limitada per l'absorció del cristall acustoòptic, l'amplada de banda total del dispositiu, limitada per l'adaptació d'impedància entre el transductor piezoelèctric i el generador de radiofreqüència, i l'amplada de banda instantània definida per l'amplada espectral simultània màxima difractada amb una eficiència raonable.
Referències
Categoria:Òptica