Acousto-optique et composants associés

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.