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1 - BASES THÉORIQUES

2 - COMPOSANTS ACOUSTO-OPTIQUES

3 - CONCLUSION

4 - GLOSSAIRE

5 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : E1955 v2

Symboles
Acousto-optique et composants associés

Auteur(s) : Jean-Claude KASTELIK, Vincent LAUDE

Relu et validé le 13 janv. 2021

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RÉSUMÉ

L’acousto-optique exploite le phénomène de diffraction de la lumière par les ondes acoustiques. Les composants acousto-optiques sont généralement construits autour d’un milieu solide transparent qui supporte la propagation d’ondes élastiques pour des fréquences de quelques dizaines de mégahertz à quelques gigahertz. Les ondes élastiques sont générées par un transducteur alimenté par une source électronique délivrant une puissance RF de l’ordre de quelques watts. La fréquence et la direction de la lumière sont modifiées à travers l’effet photoélastique. Cet article introduit les bases théoriques et pratiques de l’acousto-optique, les propriétés des matériaux utilisés et les dispositifs qui en résultent.

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Auteur(s)

  • Jean-Claude KASTELIK : Professeur des universités, Ingénieur ISEN - IEMN, Université Polytechnique Hauts-de-France et CNRS, Valenciennes, France

  • Vincent LAUDE : Directeur de recherche CNRS, Ingénieur École Supérieure d’Optique - Institut FEMTO-ST, - Université de Bourgogne Franche-Comté et CNRS, Besançon, France

INTRODUCTION

L’acousto-optique désigne la science et les techniques par lesquelles une onde acoustique peut être utilisée pour altérer la propagation d’une onde optique. Les composants acousto-optiques de volume décrits dans cet article reçoivent en entrée un signal électrique radio-fréquence qui, par l’intermédiaire d’un transducteur piézoélectrique, permet la génération d’une onde acoustique. Une onde optique incidente, souvent issue d’une source laser, est diffractée par le réseau d’indice accompagnant l’onde acoustique en raison de l’effet photo-élastique. Le rendement de diffraction, qui peut atteindre 100 % sous des conditions optimales, est accompagné d’un décalage de fréquence optique égal à la fréquence acoustique. Les composants acousto-optiques sont couramment utilisés pour réaliser des modulateurs d’intensité ou de phase, des décaleurs de fréquence, des déflecteurs programmables, ou encore des filtres accordables. Le domaine optique couvert va de l’ultra-violet à l’infrarouge moyen, tandis que les fréquences acoustiques sont de l’ordre de quelques dizaines de MHz à quelques GHz, sans autre limite théorique que les pertes de propagation optiques et acoustiques. Cet article présente dans un premier temps les fondamentaux de la modélisation de l’interaction acousto-optique, en se limitant au cas le plus simple de l’interaction d’ondes planes de volume, mais en considérant les effets de l’anisotropie optique et acoustique dans les cristaux communément considérés, notamment la paratellurite. Dans un second temps, une description technique de chacune des grandes classes de dispositifs est présentée : modulateurs, déflecteurs et filtres accordables. Pour chacune de ces applications, les règles de conception essentielles sont explicitées, et les caractéristiques et les limitations sont illustrées par des exemples.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire, ainsi qu’un tableau des symboles utilisés.

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-e1955


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KORPEL (A.) -   Acousto-optics.  -  CRC Press (1996).

  • (2) - GOUTZOULIS (A.P.), PAPE (D.R.) -   Design and fabrication of acousto-optic devices.  -  New York : M. Dekker (1994).

  • (3) - XU (J.), STROUD (R.) -   Acousto-optic devices : principles, design, and applications.  -  New York : Wiley (1992).

  • (4) - ROYER (D.), DIEULESAINT (E.) -   Elastic waves in solids.  -  New York : Wiley (1999).

  • (5) - AULD (B.A.) -   Acoustic Fields and Waves in Solids.  -  New-York : Wiley (1973).

  • (6) - ROUVAEN (J.M.) et al -   On a general treatment of acousto-optic interactions in linear anisotropic crystals.  -  In : J. Appl. Phys. 50.8, p. 5472-5477 (1979).

  • ...

1 Annuaire

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1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)

AA Opto-Electronic, France

http://www.aaoptoelectronic.com/

Gooch & Housego, Royaume-Uni

https://gandh.com/

Isomet, Etats-Unis

http://www.isomet.com/

Brimrose Corporation, Etats-Unis

https://www.brimrose.com/

HAUT DE PAGE

1.2 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

Institut d’Électronique et de Microélectronique du Nord IEMN

http://www.iemn.fr

Franche-Comté Électronique Mécanique Thermique et Optique – Sciences et Technologies FEMTO-ST

http://www.femto-st.fr

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