FR2635879A1 - ACOUSTO-OPTICAL MODULATOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME - Google Patents

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Garry Joslin
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/11Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on acousto-optical elements, e.g. using variable diffraction by sound or like mechanical waves

Abstract

L'invention concerne un modulateur acousto-optique destiné à décaler la fréquence d'un signal optique. Il comprend un bloc formé d'une matière diélectrique 32 sur une première surface 35 duquel est monté un transducteur acoustique 34 destiné à émettre des ondes acoustiques dans le bloc. Des faces extrêmes 36, 38 du bloc sont orientées par rapport à la première surface de manière qu'un faisceau optique d'une fréquence choisie, arrivant sur l'une des faces extrêmes sous un angle choisi, soit réfracté dans le bloc et diffracté par les ondes acoustiques pour former un faisceau de sortie qui est colinéaire au faisceau incident et décalé en fréquence par rapport à lui. Domaine d'application : interféromètres, etc.An acousto-optical modulator for shifting the frequency of an optical signal is disclosed. It comprises a block formed of a dielectric material 32 on a first surface 35 of which is mounted an acoustic transducer 34 intended to emit acoustic waves into the block. End faces 36, 38 of the block are oriented relative to the first surface so that an optical beam of a chosen frequency, arriving on one of the end faces at a chosen angle, is refracted in the block and diffracted by acoustic waves to form an output beam which is collinear with the incident beam and frequency shifted relative to it. Scope of application: interferometers, etc.

Description

L'invention concerne d'une manière générale des dispositifs et desThe invention generally relates to devices and devices

techniques pour moduler la fréquence d'un faisceau lumineux. L'invention concerne en particulier la modulation de fréquence de la lumière par l'interaction d'ondes acoustiques avec la lumière. L'invention concerne de façon plus particulière encore la modulation de la  techniques for modulating the frequency of a light beam. In particular, the invention relates to the modulation of the frequency of light by the interaction of acoustic waves with light. The invention relates more particularly to the modulation of the

lumière dans un capteur de rotation à effet Sagnac.  light in a rotation sensor with Sagnac effect.

Un interféromètre à anneau optique en fibre comprend habituellement une boucle de matière pour fibre optique qui guide des ondes lumineuses se propageant en sens contraires. Après avoir parcouru la boucle, les ondes se propageant en sens contraires sont combinées afin  An optical fiber ring interferometer typically includes a loop of fiber optic material that guides light waves propagating in opposite directions. After traversing the loop, waves propagating in opposite directions are combined to

d'interférer pour former un signal optique de sortie.  to interfere to form an optical output signal.

L'intensité optique du signal de sortie varie en fonction.  The optical intensity of the output signal varies depending.

de l'interférence, laquelle dépend de la phase relative des  interference, which depends on the relative phase of the

ondes se propageant en sens contraires.  waves propagating in opposite directions.

Des interféromètres à anneau de fibre optique se sont avérés particulièrement utiles pour la détection d'une rotation. Une rotation de la boucle engendre une différence de phase relative entre les ondes se propageant en sens contraires, conformément à l'effet bien connu de Sagnac. L'amplitude de la différence de phase est une fonction de la vitesse angulaire de la boucle. L'intensité du signal optique de sortie produit par l'interférence des ondes se propageant en sens contraires varie en fonction de la vitesse de rotation de la boucle. La détection d'une rotation s'effectue par détection du signal optique de sortie et traitement de ce signal afin de déterminer la  Optical fiber ring interferometers have proved particularly useful for detecting rotation. A rotation of the loop generates a relative phase difference between the waves propagating in opposite directions, in accordance with the well-known effect of Sagnac. The amplitude of the phase difference is a function of the angular velocity of the loop. The intensity of the output optical signal produced by the interference of the waves propagating in opposite directions varies according to the speed of rotation of the loop. The detection of a rotation is performed by detecting the optical output signal and processing this signal to determine the

vitesse de rotation.rotation speed.

Un capteur de rotation à boucle fermée en fibre optique peut comprendre un élément de décalage de fréquence à proximité du point o chacune des ondes se propageant en sens contraires est introduite dans la bobine sensible afin d'annuler la différence de phase induite par rotation, entre elles. L'amplitude à laquelle les ondes doivent être ajustées en fréquence pour annuler le déphasage Sagnac  A fiber optic closed-loop rotation sensor may include a frequency shift element proximate the point where each of the counter-propagating waves is introduced into the responsive coil to cancel the rotational induced phase difference between they. The amplitude at which the waves must be adjusted in frequency to cancel the Sagnac phase shift

indique la vitesse de rotation de la boucle sensible.  indicates the speed of rotation of the sensitive loop.

L'amplitude du décalage de fréquence peut être déterminée par mesure du signal électrique d'attaque appliqué à l'élément de décalage de fréquence. L'utilisation d'élé- ments de décalage de fréquence pour annuler le déphasage Sagnac accroit notablement la gamme dynamique du capteur de  The magnitude of the frequency offset can be determined by measuring the electrical drive signal applied to the frequency shift element. The use of frequency shift elements to cancel the Sagnac phase shift significantly increases the dynamic range of the sensor.

rotation à fibre optique.optical fiber rotation.

Une cellule de Bragg peut être utilisée pour décaler la fréquence d'une onde optique. Un modulateur acousto-optique a cellule de Bragg comprend habituellement un cristal qui est attaqué par un transducteur acoustique pour produire des ondes acoustiques. Les ondes acoustiques interagissent avec un faisceau lumineux qui se propage a travers le cristal. L'application de signaux de modulation au transducteur acoustique commande la fréquence des ondes acoustiques dans le cristal. Les fronts d'ondes acoustiques dans le cristal fonctionnent à la manière d'un réseau de diffraction en mouvement, qui transmet une première partie du faisceau optique incident et réfléchit une seconde partie. Si le signal optique possède une fréquence W., la partie du faisceau réfléchi par la cellule de Bragg possède alors une fréquence cOo + uWm, et la partie transmise du  A Bragg cell can be used to shift the frequency of an optical wave. An acousto-optic Bragg cell modulator usually includes a crystal that is driven by an acoustic transducer to produce acoustic waves. Acoustic waves interact with a light beam that propagates through the crystal. The application of modulation signals to the acoustic transducer controls the frequency of the acoustic waves in the crystal. The acoustic wave fronts in the crystal function as a moving diffraction grating, which transmits a first portion of the incident optical beam and reflects a second portion. If the optical signal has a frequency W., the part of the beam reflected by the Bragg cell then has a frequency cOo + uWm, and the transmitted part of

faisceau possède la fréquence originale -Wo.  beam has the original frequency -Wo.

Les éléments de décalage de fréquence optique à cellule de Bragg comprennent des cristaux formés de PbMoO4 ou de TeO2. Ces cristaux présentent une plage suffisante dans laquelle la fréquence optique peut être décalée, mais il est apparu que la forte biréfringence de ces cristaux provoque une dépolarisation de la lumière dans le capteur de rotation à fibre optique. Une dépolarisation est indésirable car seules des ondes lumineuses de même polarisation produisent les figures d'interférence qui sont  The Bragg cell optical frequency shift elements comprise crystals formed of PbMoO4 or TeO2. These crystals have a sufficient range in which the optical frequency can be shifted, but it has been found that the strong birefringence of these crystals causes a depolarization of the light in the optical fiber rotation sensor. A depolarization is undesirable because only light waves of the same polarization produce the interference patterns that are

traitées pour déterminer la rotation de la boucle sensible.  processed to determine the rotation of the sensitive loop.

Pour effectuer une correction empêchant cette dépolarisation, l'état de polarisation de la lumière de la fibre doit être traité de façon à être l'état linéaire qui est aligné avec l'axe du cristal à son passage à travers le cristal. Un capteur de rotation à fibre optique peut comprendre deux éléments acousto-optiques de décalage de fréquence. Le faisceau tournant dans le sens des aiguilles d'une montre et le faisceau tournant en sens contraire entrent tous deux dans les deux éléments de décalage de fréquence, o il y a en général quatre emplacements dans la fibre o la polarisation doit être ajustée. La nécessité d'utiliser quatre dispositifs de commande de polarisation complique fortement la structure et le fonctionnement  To perform a correction preventing this depolarization, the polarization state of the fiber light must be processed to be the linear state that is aligned with the crystal axis as it passes through the crystal. An optical fiber rotation sensor may comprise two acousto-optical frequency shift elements. The clockwise rotating beam and the counter-rotating beam both enter the two frequency offset elements, where there are generally four locations in the fiber where the bias is to be adjusted. The need to use four polarization control devices greatly complicates the structure and operation

stable d'un capteur de rotation à fibre optique.  stable of a fiber optic rotation sensor.

La cellule habituelle de Bragg exige que le faisceau d'entrée soit collimaté et dirigé vers le cristal sous un certain angle afin que le faisceau, après être entré dans le cristal, forme un angle défini, appelé l'angle de Bragg, avec les fronts d'ondes du champ acoustique. A l'angle de Bragg, la fréquence du champ acoustique est additionnée à la fréquence de la lumière et le faisceau optique collimaté est diffracté de l'angle de Bragg. Le faisceau diffracté est donc décalé en fréquence avant de sortir du cristal en se propageant. Dans le cas de modulateurs acousto- optiques de l'art antérieur à faces extrêmes parallèles, le faisceau de sortie est dévié du  The usual Bragg cell requires that the input beam be collimated and directed to the crystal at an angle so that the beam, after entering the crystal, forms a defined angle, called the Bragg angle, with the fronts. of the acoustic field. At the Bragg angle, the frequency of the acoustic field is added to the frequency of light and the collimated optical beam is diffracted from the Bragg angle. The diffracted beam is therefore shifted in frequency before leaving the crystal while propagating. In the case of acousto-optic modulators of the prior art with parallel extreme faces, the output beam is deflected from the

faisceau d'entrée du double de l'angle de Bragg.  input beam of double the Bragg angle.

Dans la construction d'un système de détection de rotation à fibre optique comprenant des modulateurs acousto-optiques de l'art antérieur, le décalage angulaire du faisceau optique passant a travers le modulateur  In the construction of a fiber optic rotation detection system comprising prior art acousto-optic modulators, the angular displacement of the optical beam passing through the modulator

acousto-optique doit être pris en compte par une collima-  acousto-optics must be taken into account by collima-

tion du signal optique passant à travers le modulateur acousto-optique. Cette collimation est réalisée par une opération difficile et coûteuse consistant à usiner sous l'angle approprié les supports de montage des lentilles de collimation. Il est également apparu que les faces extrêmes parallèles et polies du modulateur acousto-optique sont capables de supporter des ondes acoustiques stationnaires. Des variations de la fréquence acoustique font varier la longueur des ondes acoustiques entre les faces extrêmes  the optical signal passing through the acousto-optic modulator. This collimation is achieved by a difficult and expensive operation of machining the mounting brackets of the collimating lenses at the appropriate angle. It has also been found that the parallel and polished end faces of the acousto-optical modulator are able to withstand stationary acoustic waves. Variations in the acoustic frequency vary the length of the acoustic waves between the extreme faces

optiques par interférence constructive et destructive.  optics by constructive and destructive interference.

Cette interférence fait varier la force du champ acousti-  This interference varies the strength of the acoustic field

que, ce qui altère le rendement optique du modulateur acousto-optique et ajoute un bruit d'amplitude au signal optique. Un modulateur acoustooptique conforme à la  This alters the optical efficiency of the acousto-optic modulator and adds amplitude noise to the optical signal. An acoustooptic modulator according to the

présente invention, destiné à décaler la fréquence d'ur.  the present invention, for shifting the frequency of ur.

signal optique, comprend un bloc formé d'une matière diélectrique. Le bloc présente des première, deuxième et troisième surfaces et un transducteur acoustique est monté sur la première surface pour émettre des ondes acoustiques dans le bloc. Les deuxième et troisième surfaces sont orientées par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique d'une fréquence choisie, arrivant sur la première surface sous un angle choisi, se réfracte dans le bloc et soit diffracté par les ondes acoustiques pour former un faisceau de sortie du bloc qui est co-linéaire avec le faisceau incident et décalé en fréquence par  optical signal, comprises a block formed of a dielectric material. The block has first, second and third surfaces and an acoustic transducer is mounted on the first surface to emit acoustic waves into the block. The second and third surfaces are oriented with respect to the first surface so that an optical beam of a selected frequency, arriving at the first surface at a selected angle, refracts in the block and is diffracted by the acoustic waves to form a output beam of the block which is co-linear with the incident beam and shifted in frequency by

rapport à lui.report to him.

Le bloc de matière diélectrique faisant partie du modulateur acoustooptique selon la présente invention est avantageusement formé de trisulfure d'arsenic. Le faisceau optique arrivant sur le modulateur acousto-optique est de préférence parallèle à la première surface du bloc; La deuxième surface du bloc est avantageusement orientée par rapport à la première surface afin que le faisceau optique incident arrive sur les ondes acoustiques sous l'angle de Bragg. Les deuxième et troisième surfaces du bloc sont avantageusement orientées par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique arrivant sur la deuxième ou sur la troisième surface et parallèle à la première surface arrive sur les ondes acoustiques sous l'angle de Bragg. Un procédé conforme à l'invention pour réaliser un modulateur acousto-optique destiné à décaler la fréquence d'un signal optique comprend les étapes qui consistent à former des première, deuxième et troisième surfaces sur un bloc de matière diélectrique et à émettre des ondes acoustiques dans la première surface du bloc. Le procédé consiste aussi à orienter les deuxième et troisième surfaces par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique d'une fréquence choisie, arrivant sur la première surface sous un angle choisi, se réfracte dans le bloc et soit diffracté par les ondes acoustiques afin de former un faisceau de sortie du bloc qui est co- linéaire  The block of dielectric material forming part of the acoustooptic modulator according to the present invention is advantageously formed of arsenic trisulphide. The optical beam arriving on the acousto-optic modulator is preferably parallel to the first surface of the block; The second surface of the block is advantageously oriented with respect to the first surface so that the incident optical beam arrives on the acoustic waves under the Bragg angle. The second and third surfaces of the block are advantageously oriented with respect to the first surface so that an optical beam arriving on the second or the third surface and parallel to the first surface arrives on the acoustic waves at the Bragg angle. A method according to the invention for producing an acousto-optical modulator for shifting the frequency of an optical signal comprises the steps of forming first, second and third surfaces on a block of dielectric material and emitting acoustic waves. in the first surface of the block. The method also includes orienting the second and third surfaces with respect to the first surface so that an optical beam of a selected frequency, arriving at the first surface at a selected angle, refracts into the block and is diffracted by the waves. acoustic in order to form a block output beam that is co-linear

avec le faisceau incident et. qui en est décalé en fré-  with the incident beam and. which is shifted in frequency

quence.accordingly.

Le procédé selon l'invention comprend avanta-  The method according to the invention preferably comprises

geusement l'étape consistant à former le bloc en trisulfure d'arsenic. Le procédé comprend avantageusement l'étape consistant à appliquer le faisceau optique incident  the step of forming the arsenic trisulfide block. The method advantageously comprises the step of applying the incident optical beam

parallèlement à la première surface du bloc.  parallel to the first surface of the block.

Le procédé comprend avantageusement l'étape consistant à orienter la deuxième surface du bloc par rapport à la première surface afin que le faisceau optique incident arrive sur les ondes acoustiques sous l'angle de  The method advantageously comprises the step of orienting the second surface of the block relative to the first surface so that the incident optical beam arrives on the acoustic waves from the angle of

Bragg.Bragg.

Le procédé comprend avantageusement l'étape consistant à orienter les deuxième et troisième surfaces du bloc par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique arrivant sur la deuxième ou sur la troisième surface et parallèle à la première surface atteigne les  The method advantageously comprises the step of orienting the second and third surfaces of the block relative to the first surface so that an optical beam arriving on the second or third surface and parallel to the first surface reaches the

ondes acoustiques sous l'angle de Bragg.  acoustic waves from the angle of Bragg.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'un modulateur acousto-optique de l'art antérieur comportant des faisceaux lumineux d'entrée et de sortie; et  The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a schematic view of an acousto-optic modulator of the prior art comprising light beams of entry and exit; and

- la figure 2 est une vue schématique il-  FIG. 2 is a diagrammatic view

lustrant un modulateur acoustique selon l'invention.  polishing an acoustic modulator according to the invention.

La figure 1 représente un modulateur acousto-  FIG. 1 represents an acoustic modulator

optique 10 de l'art antérieur qui est réalisé de façon & comprendre un cristal 12 et un transducteur acoustique 14  prior art optics 10 which is constructed to include a crystal 12 and an acoustic transducer 14

fixé à une face 16 du cristal 12. Le transducteur acousti-  attached to a face 16 of the crystal 12. The acoustic transducer

que 14 produit des ondes acoustiques qui se déplacent globalement de la face 16 du cristal vers la face opposée 18. Les fronts d'ondes acoustiques sont indiqués par des  14 produces acoustic waves that move globally from the face 16 of the crystal to the opposite face 18. The acoustic wave fronts are indicated by

lignes parallèles 20.parallel lines 20.

Un faisceau lumineux 22 arrive sur une surface 24 du cristal 12 sous le demi-angle de Bragg I par rapport à la normale à la surface 24. La plus grande partie du faisceau incident est réfractée à la surface 24 et entre dans le cristal 12. La lumière interagit, à l'intérieur du cristal 12, avec les ondes acoustiques 20 et est décalée en fréquence. La lumière se propage à travers le cristal et sort à une surface 26 qui est opposée à la surface 24 o la lumière est entrée dans le cristal 12. On peut voir sur la figure 1 que le faisceau diffracté est dévié de l'angle de  A light beam 22 arrives on a surface 24 of the crystal 12 under the Bragg half-angle I with respect to the normal to the surface 24. The majority of the incident beam is refracted at the surface 24 and enters the crystal 12. The light interacts, inside the crystal 12, with the acoustic waves 20 and is shifted in frequency. The light propagates through the crystal and exits at a surface 26 which is opposite to the surface 24 where light has entered the crystal 12. It can be seen in FIG. 1 that the diffracted beam is deviated from the angle of

Bragg par rapport au faisceau incident.  Bragg with respect to the incident beam.

La figure 2 illustre un modulateur acousto-  Figure 2 illustrates an acoustic modulator

optique 30 selon l'invention. Le modulateur acousto-optique comprend un cristal 32 sur une surface 35 duquel est fixé un transducteur acoustique 34. Le cristal 32 présente deux surfaces 36 et 38 qui sont inclinées ? r rapport à la surface 35. Les surfaces 35, 36 et 38 sont avantageusement  optical device 30 according to the invention. The acousto-optic modulator comprises a crystal 32 on a surface 35 of which is fixed an acoustic transducer 34. The crystal 32 has two surfaces 36 and 38 which are inclined? The surfaces 35, 36 and 38 are advantageously

formées de façon à être optiquement planes, sans ir-  formed so as to be optically flat, without

régularités ou stries superficielles.  regularities or superficial striations.

En référence encore & la figure 2, le faisceau incident est parallèle à la surface 31, de sorte qu'il atteint la surface 36 en formant un angle I' avec la normale à la surface 36. La surface inclinée 36 est rectifiée avec précision et utilise l'indice de réfraction du cristal 32 pour compenser l'angle de Bragg. Une partie de la lumière incidente est diffractée dans le cristal et interagit avec des fronts d'ondes acoustiques produits par le transducteur acoustique 34. Une partie du faisceau optique est diffractée, dans le cristal, à partir du front d'onde acoustique et est dirigée vers la surface 38. Le faisceau optique est réfracté à la surface 38 et émerge du  Referring again to FIG. 2, the incident beam is parallel to the surface 31, so that it reaches the surface 36 forming an angle I 'with the normal to the surface 36. The inclined surface 36 is precisely ground and uses the refractive index of the crystal 32 to compensate for the Bragg angle. Part of the incident light is diffracted in the crystal and interacts with acoustic wave fronts produced by the acoustic transducer 34. Part of the optical beam is diffracted in the crystal from the acoustic wavefront and is directed to the surface 38. The optical beam is refracted at the surface 38 and emerges from the

cristal en étant co-linéaire avec le faisceau incident.  crystal being co-linear with the incident beam.

Les faisceaux incidents et de sortie du modulateur acousto-optique 30 étant co-linéaires, il devient inutile d'usiner des supports de lentilles & l'angle de Bragg. L'invention permet aux supports de lentilles utilisés pour focaliser les faisceaux optiques d'être usinés de façon co-linéaire, ce qui est plus aisé à effectuer avec une grande précision que leur usinage à  As the incident and output beams of the acousto-optic modulator 30 are co-linear, it becomes unnecessary to machine lens supports at the Bragg angle. The invention allows lens holders used to focus the optical beams to be machined in a co-linear manner, which is easier to perform with greater precision than their machining.

l'angle de Bragg.the angle of Bragg.

Les faces extrêmes du modulateur acousto-  The extreme faces of the acoustic modulator

optique 30 de l'art antérieur doivent être usinées à l'angle I' pour produire l'interaction souhaitée avec les fronts d'ondes acoustiques et le faisceau optique. Dans le cas du modulateur acousto-optique 12 ayant des surfaces extrêmes à angle droit, le demi-angle de Bragg I est donné par: sinI = 2= 2v (1)  Prior art optics 30 must be machined at the angle I 'to produce the desired interaction with the acoustic wave fronts and the optical beam. In the case of the acousto-optic modulator 12 having extreme right angle surfaces, the Bragg half-angle I is given by: sinI = 2 = 2v (1)

2A(1)2A (1)

o est la longueur d'onde de la lumière incidente, A est la longueur d'onde acoustique dans le modulateur acousto-optique 30, f est la fréquence rf à laquelle le modulateur acousto-optique 30 est commandé et v est la  o is the wavelength of the incident light, A is the acoustic wavelength in the acousto-optical modulator 30, f is the frequency rf at which the acousto-optic modulator 30 is controlled and v is the

vitesse acoustique dans le modulateur acousto-optique 30.  acoustic velocity in the acousto-optical modulator 30.

Selon la loi de Snell, l'angle de Bragg B dans le modula-  According to Snell's law, the angle of Bragg B in the modula-

teur acousto-optique 30 est donné par: sinai sin B = (2) o n est l'indice de réfraction du cristal 32 à la longueur d'onde de la lumière incidente. L'angle de réfraction du faisceau d'entrée doit être égal à l'angle de Bragg pour que les faisceaux d'entrée et de sortie du modulateur  The acousto-optic sensor 30 is given by: sinai sin B = (2) where n is the index of refraction of the crystal 32 at the wavelength of the incident light. The refraction angle of the input beam should be equal to the Bragg angle so that the input and output beams of the modulator

acousto-optique 30 soient co-linéaires.  acousto-optics 30 are co-linear.

En référence à la figure 2, dans le cas du cristal 32 dont la face extrême 36 forme un angle I' avec le plan du transducteur acoustique 34, un faisceau d'entrée parallèle au transducteur acoustique 34 atteint la face extrême 36 sous l'angle I' avec la normale à la face extrême 36. Conformément à la' loi de Snell, le faisceau d'entrée est réfracté à un angle R par rapport à la normale, ce qui est donné par: sin I' = nsin R (3) La condition souhaitée est que I'=B + R; par conséquent, par substitution, on trouve que: sin B tg R = (4) il - cos B Pour du trisulfure d'arsenic, AS2S3, à une longueur d'onde = 840 nm, l'indice de réfraction est n = 2,51. Lorsque le modulateur acousto-optique 30 est commandé à une fréquence acoustique f = 80 MHz, la vitesse acbustique étant de 2600 m/s, l'angle B est éal à ,15 mrads et l'angle R est égal à 3,41 mrads. Ces angles donnent un angle de la face extrême de 8,56 mrads, lequel  With reference to FIG. 2, in the case of the crystal 32, the end face 36 of which forms an angle I 'with the plane of the acoustic transducer 34, an input beam parallel to the acoustic transducer 34 reaches the end face 36 at the angle I 'with the normal at the extreme face 36. In accordance with' Snell's law, the input beam is refracted at an angle R with respect to the normal, which is given by: sin I '= nsin R (3 ) The desired condition is that I '= B + R; therefore, by substitution, we find that: sin B tg R = (4) il-cos B For arsenic trisulfide, AS2S3, at a wavelength = 840 nm, the refractive index is n = 2 51. When the acousto-optical modulator 30 is controlled at an acoustic frequency f = 80 MHz, the acbustic speed being 2600 m / s, the angle B is equal to 15 mrads and the angle R is equal to 3.41 mrads. . These angles give an angle of the extreme face of 8.56 mrads, which

peut être aisément formé sur le cristal 32.  can be easily formed on crystal 32.

Le trisulfure d'arsenic possède une faible biréfringence et un coefficient de qualité élevé. La faible biréfringence empêche une dépolarisation qui a lieu dans des matières telles que PbMoO4 et TeO2 normalement  Arsenic trisulfide has a low birefringence and a high quality coefficient. The low birefringence prevents depolarization that takes place in materials such as PbMoO4 and TeO2 normally

utilisées pour la fabrication de modulateurs acousto-  used for the manufacture of acoustical modulators

optiques. Le coefficient de qualité élevé permet au modulateur acoustooptique 30 d'être de faible dimension et d'une consommation minimale d'énergie tout en présentant un  optics. The high coefficient of quality allows the acoustooptic modulator 30 to be of small size and minimal energy consumption while presenting a

rendement optique élevé.high optical efficiency.

Les caractéristiques de fonctionnement du modulateur acousto-optique 30 ont été essayées à des fréquences proches de f = 78 MHz. Le rendement optique global est d'environ 69% et la suppression des bandes latérales est d'environ 57 dB. En faisant varier la fréquence, il est apparu que les pointes de fréquence à 3 dB étaient d'environ 73,9 et 82,7 MHz, donnant une bande  The operating characteristics of the acousto-optic modulator 30 were tested at frequencies close to f = 78 MHz. The overall optical efficiency is about 69% and the sideband suppression is about 57 dB. By varying the frequency, it appeared that the 3 dB frequency peaks were about 73.9 and 82.7 MHz, giving a band

passante d'environ 8,8 MHz.approximately 8.8 MHz.

Les résultats de l'essai ont montré que le modulateur acousto-optique 30 produisait une réduction de dB du bruit d'amplitude dans la transmission optique, provoqué par des ondes stationnaires dans des conceptions de l'art antérieur. Les faces extrêmes inclinées du cristal 32 réfléchissent les ondes à l'intérieur du cristal sous des angles de plus en plus élevés, ce qui n'entretient pas d'ondes acoustiques stationnaires entre les faces extrêmes 36 et 38. La fréquence rf a été modulée avec une excursion de fréquence d'environ 180 KHz autour de la fréquence centrale rf, et le signal de sortie optique a été mesuré au moyen d'un photodétecteur rapide et analysé au moyen d'un analyseur de- spectre. En faisant varier la fréquence centrale rf entre 77 et 79 MHz, on a trouvé que la modulation d'amplitude de la fréquence fondamentale était  The results of the test showed that the acousto-optic modulator 30 produced a dB reduction of the amplitude noise in the optical transmission, caused by standing waves in prior art designs. The inclined end faces of the crystal 32 reflect the waves inside the crystal at increasingly higher angles, which does not sustain stationary acoustic waves between the end faces 36 and 38. The frequency rf has been modulated with a frequency deviation of about 180 kHz around the center frequency rf, and the optical output signal was measured by means of a fast photodetector and analyzed by means of a spectrum analyzer. By varying the center frequency rf between 77 and 79 MHz, it was found that the amplitude modulation of the fundamental frequency was

inférieure à 25 dB.less than 25 dB.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au modulateur acousto-optique décrit  It goes without saying that many modifications can be made to the acousto-optical modulator described

et représenté sans sortir du cadre de l'invention.  and shown without departing from the scope of the invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1. Modulateur acousto-optique pour décaler la fréquence d'un signal optique, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc formé d'une matière diélectrique (32) et présentant des première, deuxième et troisième surfaces (35, 36, 38), un transducteur acoustique (34) monté sur la première surface pour émettre des ondes acoustiques dans le bloc, les deuxième et troisième surfaces étant orientées par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique d'une fréquence choisie, arrivant sur la deuxième surface sous un angle choisi, soit réfracté dans le bloc et diffracté par les ondes acoustiques pour former un faisceau de sortie du bloc qui est co-linéaire avec le faisceau  1. Acousto-optical modulator for shifting the frequency of an optical signal, characterized in that it comprises a block formed of a dielectric material (32) and having first, second and third surfaces (35, 36, 38) an acoustic transducer (34) mounted on the first surface for emitting acoustic waves into the block, the second and third surfaces being oriented with respect to the first surface so that an optical beam of a selected frequency, arriving at the second surface at a chosen angle, either refracted in the block and diffracted by the acoustic waves to form an output beam of the block which is co-linear with the beam incident et qui en est décalé en fréquence.  incident and which is shifted in frequency. 2. Modulateur acousto-optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc est formé de  Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that the block is formed of façon à comprendre du trisulfure d'arsenic.  to understand arsenic trisulfide. 3. Modulateur acousto-optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau optique  3. Acousto-optical modulator according to claim 1, characterized in that the optical beam incident est parallele à la première surface du bloc.  incident is parallel to the first surface of the block. 4. Modulateur acousto-optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que la deuxième surface du bloc est orientée par rapport à la première surface de manière que le faisceau optique incident atteigne les ondes  4. Acousto-optical modulator according to claim 3, characterized in that the second surface of the block is oriented relative to the first surface so that the incident optical beam reaches the waves. acoustiques sous l'angle de Bragg.acoustic from the angle of Bragg. 5. Modulateur acousto-optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deuxième et troisième surfaces du bloc sont orientées par rapport à la première surface de manière qu'un faisceau optique arrivant sur la deuxième ou sur la troisième surface et parallèle à la première surface atteigne les ondes acoustiques sous  5. Acousto-optical modulator according to claim 3, characterized in that the second and third surfaces of the block are oriented relative to the first surface so that an optical beam arriving on the second or the third surface and parallel to the first surface reaches the acoustic waves under l'angle de Bragg.the angle of Bragg. 6. Procédé pour réaliser un modulateur acousto-  6. Process for producing an acoustical modulator optique destiné à décaler la fréquence d'un signal optique, caractérisé par les étapes qui consistent à former des première, deuxième et troisième surfaces (35, 36, 38) sur un bloc en matière diélectrique (32), à émettre des ondes acoustiques dans la première surface du bloc, à orienter les deuxième et troisième surfaces par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique d'une fréquence choisie, arrivant sur la deuxième surface sous un angle choisi, soit réfracté dans le bloc et diffracté par les ondes acoustiques pour former un faisceau de sortie du bloc qui est co-linéaire avec le faisceau incident et  optical device for shifting the frequency of an optical signal, characterized by the steps of forming first, second and third surfaces (35, 36, 38) on a block of dielectric material (32), for emitting acoustic waves in the first surface of the block, to orient the second and third surfaces with respect to the first surface so that an optical beam of a chosen frequency, arriving at the second surface at a selected angle, is refracted in the block and diffracted by the acoustic waves to form a block output beam that is co-linear with the incident beam and qui en est décalé en fréquence.which is shifted in frequency. 7. Procédé selon la revendication 6, carac-  7. The method of claim 6, wherein térisé en ce qu'il consiste à former le bloc afin qu'il  terized in that it consists in forming the block so that it comprenne du trisulfure d'arsenic.includes arsenic trisulfide. 8. Procédé selon la revendication 6, carac-  8. The method of claim 6, wherein térisé en ce qu'il consiste à appliquer le faisceau optique  in that it consists in applying the optical beam incident parallèlement à la première surface du bloc.  incident parallel to the first surface of the block. 9. Procédé selon la revendication 8, carac-  9. The method of claim 8, wherein térisé en ce qu'il consiste à orienter la deuxième surface du bloc par rapport à la première surface afin que le faisceau optique incident atteigne les ondes acoustiques  characterized by orienting the second surface of the block relative to the first surface so that the incident optical beam reaches the acoustic waves sous l'angle de Bragg.from the angle of Bragg. 10. Procédé selon la revendication 8, carac-  10. The method of claim 8, wherein térisé en ce qu'il consiste à orienter les deuxième et troisième surfaces du bloc par rapport à la première surface afin qu'un faisceau optique arrivant sur la deuxième ou sur la troisième surface et parallèle à la première surface atteigne les ondes acoustiques sous  characterized in that it consists in orienting the second and third surfaces of the block relative to the first surface so that an optical beam arriving on the second or on the third surface and parallel to the first surface reaches the acoustic waves under l'angle de Bragg.the angle of Bragg.
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