DEFLECTOR ACUSTOOPTICO

 

Una de las aplicaciones más interesantes de la deflexión de un haz de luz controlada por sonido, es la del diseño de dispositivos de barrido óptico, comúnmente llamados scanners o deflectores acustoópticos.

En este caso, el valor que se modifica para el control óptico es la frecuencia de la onda acústica. Se sabe por la ley de Bragg estudiada anteriormente, que el ángulo de deflexión del haz difractado a la salida para una onda luminosa que incide sobre un material sometido al efecto acustoóptico, es para pequeños valores de qB:

(2.31)

 

 

Por tanto, si se varía la frecuencia del sonido f, se modifica el ángulo de deflexión 2q del haz de luz difractado en el seno del material. Esta onda deflectada también es modulada en intensidad según la potencia de la señal de radiofrecuencia que se aplica al transductor para generar la onda acústica.

Es posible clasificar los deflectores acustoópticos en función de las relaciones que presentan los ángulos de incidencia y deflexión en:

Deflectores isotrópicos
 
Deflectores anisotrópicos

 

 

 

Los deflectores isotrópicos son dispositivos que recuerdan en su comportamiento a un modulador acustoóptico en el cuál los ángulos de incidencia y difracción son nominalmente iguales, por tanto, para variar el ángulo de deflexión será necesario modificar el de incidencia en la misma magnitud.

Sin embargo, en la práctica el ángulo de incidencia es normalmente fijo, por lo que la utilidad de estos deflectores queda limitada considerablemente, aunque pueden llegar a ser muy ventajosos para ciertas aplicaciones si se ha tomado un buen diseño.

Por su facilidad de comprensión se estudiará con más detalle el deflector isotrópico, aunque los conceptos que resulten serán extrapolables al caso del deflector anisotrópico. Este se diferencia del anterior simplemente en el hecho de que el ángulo de incidencia y de difracción no son iguales, lo que hace posible obtener un cambio en el ángulo de deflexión de varios grados a partir de un haz fijo.

Si se hace variar la frecuencia de la onda entre los valores f0 y f0+B, como se muestra en la Figura (2.19), el haz deflectado barrerá un ángulo dado por la ecuación (2.32):

(2.32)

 

 

Esta ecuación es totalmente análoga a la presentada anteriormente para el modulador acustoóptico.

 

 
 
Figura 2.19

 

En el estudio de un dispositivo de barrido óptico, uno de los parámetros más importantes es la resolución del scanner. que viene determinada por el número de spots resolubles (N) en la ecuación:

(2.33)

 

 

donde dq=l/D es la divergencia angular del haz de luz incidente.

 

 

Sustituyendo la ecuación (2.23) queda:

N=TB

 

donde

T es el tiempo de tránsito del sonido o de acceso del deflector.

B es la anchura de banda del modulador generador del sonido.

 

 

 

El parámetro N es el que limita el uso ideal de estos dispositivos: una mayor eficacia se obtiene con grandes valores de N. Para ello se debe operar con tiempos de tránsito (T) elevados, pero ésto es contrario a los requerimientos de fabricación del modulador acustoóptico necesario para generar el sonido, en el que hay que seleccionar valores de ancho de banda B=1/T grandes. Esto a su vez significa trabajar con valores de T pequeños, especificaciones contrarias a las necesidades iniciales del deflector (T elevado).

Todo lo anterior lleva a que para obtener una resolución aceptable, haya que alcanzar un valor de compromiso entre T y B que satisfaga las necesidades impuestas, por lo que es imposible implementar un deflector perfecto.

A pesar de sus limitaciones, estos scanners ópticos obtienen rendimientos en resolución mucho mayores que los electroópticos, operando con tensiones mucho menores y en un amplio rango de frecuencias de onda acústica entre los 10 MHz y los 2 GHz.

Otras aplicaciones interesantes para los deflectores acustoópticos incluyen: generación de gráficos, compensación de errores de rastreo en espejos poligonales rotatorios, "pinzas" ópticas (para atrapar átomos o moléculas), medidores 2D-3D, generadores de pulsos láser de alta potencia, etc.