聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD, Acousto-Optic Deflector）是一種利用聲光效應(yīng)工作的器件。它通過在晶體中引入高頻超聲波，在晶體內(nèi)部形成折射率周期性變化的光柵，從而對(duì)入射激光進(jìn)行衍射。利用AOD實(shí)現(xiàn)激光變焦，是一種非機(jī)械式、快速響應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)焦方法，通過調(diào)節(jié)射入AOD的射頻信號(hào)頻率來控制激光束的出射角度或傳播路徑，從而實(shí)現(xiàn)變焦效果或焦點(diǎn)掃描。下面是詳細(xì)原理和實(shí)現(xiàn)方式：

• 當(dāng)激光入射到AOD時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一級(jí)衍射光;

• 衍射角θ與驅(qū)動(dòng)頻率f成正比:

其中:

• λ:激光波長(zhǎng);

• f:驅(qū)動(dòng)聲波頻率;

• υ:聲波在晶體中的傳播速度。

因此，通過調(diào)節(jié)射頻驅(qū)動(dòng)頻率，即可控制出射激光的偏轉(zhuǎn)角。

利用AOD實(shí)現(xiàn)激光“變焦”的方法

雖然AOD本質(zhì)上是用來“偏轉(zhuǎn)”激光束的，但可以與透鏡系統(tǒng)或聚焦光學(xué)系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)“變焦”或“動(dòng)態(tài)聚焦”功能。

方法一：AOD + 聚焦透鏡，實(shí)現(xiàn)焦點(diǎn)位置調(diào)節(jié)

• 激光通過AOD后，出射角隨頻率改變；

• 激光進(jìn)入聚焦透鏡或掃描系統(tǒng)；

• 出射角變化 → 焦點(diǎn)位置在遠(yuǎn)場(chǎng)中移動(dòng)（即焦點(diǎn)調(diào)節(jié)）；

• 若配合 4F 系統(tǒng)，還可實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格準(zhǔn)直控制。

• 適用于：快速切換不同深度的打標(biāo)、掃描、光學(xué)層析等應(yīng)用。

方法二：雙軸AOD系統(tǒng) + 動(dòng)態(tài)掃描聚焦

使用兩組垂直排列的AOD，實(shí)現(xiàn)二維偏轉(zhuǎn)控制，在結(jié)合 f-θ透鏡后可實(shí)現(xiàn)：

• 焦點(diǎn)位置在 X-Y 方向的高速偏移；

• 可結(jié)合飛秒激光系統(tǒng)或顯微成像，實(shí)現(xiàn)體積掃描或“3D激光聚焦”。

在激光顯微成像（如雙光子顯微）、微納加工、激光雷達(dá)等應(yīng)用中廣泛使用。

需要注意的是，AOD對(duì)激光波長(zhǎng)和偏振方向有一定的要求，因此在使用AOD實(shí)現(xiàn)激光變焦時(shí)，需要選擇合適的激光波長(zhǎng)和偏振方向。同時(shí)，AOD的性能也會(huì)受到溫度、壓力等環(huán)境因素的影響，因此在使用AOD時(shí)，需要對(duì)環(huán)境因素進(jìn)行控制和補(bǔ)償。

聲光變焦系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

• 無機(jī)械運(yùn)動(dòng)，響應(yīng)速度快（納秒級(jí)）；

• 穩(wěn)定性高，無慣性漂移；

• 高重復(fù)性，適合自動(dòng)化系統(tǒng)；

• 可與電控系統(tǒng)快速聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)任意位置快速切換。

技術(shù)挑戰(zhàn)與限制

• 偏轉(zhuǎn)角較?。ㄒ话銛?shù)度~十度）；

• 有一定的色散效應(yīng)，需配合色散補(bǔ)償系統(tǒng)；

• 效率受限，一級(jí)衍射光需足夠能量；

• 激光功率不可太高，需防止晶體損傷。

應(yīng)用案例

• 激光顯微：動(dòng)態(tài)聚焦不同深度細(xì)胞結(jié)構(gòu)；

• 飛秒激光加工：快速聚焦不同深度材料層進(jìn)行加工；

• 光鑷系統(tǒng)：控制光束焦點(diǎn)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)粒子夾持；

• 激光打標(biāo)：焦點(diǎn)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)不同高度工件打標(biāo)；

• 激光雷達(dá)：動(dòng)態(tài)掃描激光，實(shí)現(xiàn)無鏡頭的調(diào)焦或視場(chǎng)擴(kuò)展；

AOD通過調(diào)節(jié)頻率控制出射激光角度，結(jié)合聚焦光學(xué)系統(tǒng)后，即可實(shí)現(xiàn)“非機(jī)械、快速響應(yīng)”的激光變焦功能，適用于需要?jiǎng)討B(tài)聚焦和空間選擇性的高端激光應(yīng)用。

G&H 聲光偏轉(zhuǎn)器

G&H聲光偏轉(zhuǎn)器以遠(yuǎn)超過250MHz的速率提供光束的精確空間控制。

令人難以置信的準(zhǔn)確性和速度

我們的聲光偏轉(zhuǎn)器可在非常小的角度范圍內(nèi)分辨出多達(dá)2000個(gè)光斑，掃描速度在幾微秒內(nèi)。

光斑總數(shù)由聲波穿過聲光晶體內(nèi)的光束所需的時(shí)間和工作頻率帶寬定義。

高度均勻的衍射效率

無論是執(zhí)行1D或2D掃描，還是將光束偏轉(zhuǎn)固定角度，我們的聲光偏轉(zhuǎn)器都能在整個(gè)掃描角度提供高度均勻的衍射效率，并為材料處理和數(shù)字成像等掃描應(yīng)用提供一致的功率吞吐量。

二維紫外光束掃描

二維紫外光束掃描可以通過串聯(lián)兩個(gè)紫外偏轉(zhuǎn)器來實(shí)現(xiàn)，具有相位同步輸出的靈活功能聲光偏轉(zhuǎn)器雙驅(qū)動(dòng)器為2D掃描提供了最佳的射頻驅(qū)動(dòng)器控制。

標(biāo)準(zhǔn)和定制聲光偏轉(zhuǎn)器

多種標(biāo)準(zhǔn)偏轉(zhuǎn)器可用于266–1500nm的波長(zhǎng)。

我們?yōu)榕縊EM應(yīng)用提供定制的聲光偏轉(zhuǎn)器解決方案或高速多通道偏轉(zhuǎn)器。