Dans les systèmes de télécommunications ou de projection laser, il est nécessaire de moduler l'intensité d'un faisceau lumineux très rapidement. Une méthode élégante consiste à utiliser l'interaction Acousto-OptiqueInteraction entre la lumière et une onde sonore dans un milieu matériel.. Une onde acoustique (sonore) générée dans un cristal crée une variation périodique de l'indice de réfraction (effet photo-élastique), agissant comme un réseau de diffraction dynamique pour la lumière incidente. Cette technique est cruciale pour les modulateurs Q-switchDispositif intra-cavité pour générer des impulsions laser géantes. et les déflecteurs de faisceaux.

Remarque Pédagogique : Cet exercice illustre le couplage entre deux domaines de la physique : l'acoustique (ondes mécaniques) et l'optique (ondes électromagnétiques). C'est le principe de base des modulateurs AOM (Acousto-Optic Modulators).

Objectifs Pédagogiques

Comprendre la condition d'accord de phase (Loi de Bragg) et la conservation de l'impulsion.
Calculer l'efficacité de diffraction en fonction de la puissance acoustique selon la théorie des ondes couplées.
Appréhender la relation fondamentale entre la vitesse du son, le diamètre du faisceau et la bande passante du modulateur.

Données de l'étude

On considère un Modulateur Acousto-Optique (AOM) constitué d'un cristal de Dioxyde de TellureTeO₂, matériau couramment utilisé pour ses excellentes propriétés acousto-optiques et sa faible vitesse acoustique. (TeO₂). Un transducteur piézoélectrique convertit un signal électrique RF en une onde acoustique longitudinale se propageant dans le cristal.

Un faisceau Laser HeNe traverse ce cristal. Nous travaillons en Régime de Bragg (diffraction épaisse), où toute l'énergie lumineuse est diffractée dans un seul ordre (ordre +1) lorsque l'incidence est correcte, contrairement au régime de Raman-Nath.

Fiche Technique / Données

Caractéristique	Symbole	Valeur
Longueur d'onde du Laser (vide)	\(\lambda_0\)	633 nm
Vitesse du son dans TeO₂	\(v\)	4200 m/s
Facteur de mérite acoustique	\(M_2\)	\(34 \times 10^{-15} \text{ s}^3/\text{kg}\)
Dimensions (Interaction L / Hauteur H)	\(L/H\)	2.0 (sans unité)

Schéma de principe de l'AOM

Questions à traiter

Calculer l'angle de Bragg \(\theta_{\text{B}}\) pour une fréquence acoustique de 80 MHz.
Déterminer l'efficacité de diffraction \(\eta\) pour une puissance RF de 0.5 W.
Calculer la puissance acoustique nécessaire pour obtenir une efficacité maximale (saturation).
Estimer la bande passante si le temps de montée est limité par le diamètre du faisceau.

Les bases théoriques

L'onde acoustique crée un réseau d'indice périodique de pas égal à la longueur d'onde acoustique \(\Lambda\). La diffraction de la lumière par ce réseau suit les mêmes lois que la diffraction des rayons X par les cristaux. L'interaction est régie par la conservation de l'énergie (fréquence) et de l'impulsion (vecteur d'onde).

Principe 1 : Loi de Bragg
Pour avoir une diffraction efficace (interférences constructives), l'angle d'incidence doit satisfaire l'accord de phase :

Condition de Bragg

\sin(\theta_{\text{B}}) = \frac{\lambda_0}{2 \Lambda} = \frac{\lambda_0 f}{2 v}

Où :

\(\theta_{\text{B}}\) est l'angle de Bragg interne.
\(\Lambda\) est la longueur d'onde acoustique (\(\Lambda = v/f\)).

Principe 2 : Efficacité de Diffraction
Le rapport entre l'intensité diffractée \(I_1\) et l'intensité incidente \(I_0\) dépend de la puissance acoustique \(P_{\text{a}}\) injectée, selon la théorie des ondes couplées de Kogelnik.

Formule de l'efficacité

\eta = \frac{I_1}{I_0} = \sin^2 \left( \frac{\pi}{\lambda_0 \cos \theta_{\text{B}}} \sqrt{\frac{M_2 L P_{\text{a}}}{2H}} \right)

Où :

\(P_{\text{a}}\) est la puissance acoustique.
\(M_2\) est le facteur de mérite lié aux propriétés photo-élastiques.

Principe 3 : Décalage Doppler
La fréquence de la lumière diffractée est décalée par l'interaction avec le phonon en mouvement. C'est une diffusion inélastique.

Fréquence diffractée

\nu_{\text{d}} = \nu_{\text{i}} \pm f

Où :

\(\nu_{\text{i}}\) est la fréquence optique incidente.
\(f\) est la fréquence acoustique (RF).

Correction : Modulation de l'Intensité Lumineuse par Effet Acousto-Optique

Question 1 : Calcul de l'angle de Bragg

Principe

L'angle de Bragg \(\theta_{\text{B}}\) définit l'orientation précise que doit avoir le cristal par rapport au faisceau laser pour maximiser l'interaction. Cela correspond à la conservation du vecteur d'onde : \(\vec{k}_{\text{d}} = \vec{k}_{\text{i}} + \vec{K}_{\text{a}}\), formant un triangle isocèle fermé (vecteurs impulsion). Cette configuration assure que les ondes diffractées par chaque plan d'onde acoustique interfèrent constructivement.

Mini-Cours

Régime de Bragg vs Raman-Nath
Le régime de Bragg (un seul ordre diffracté) est validé si le paramètre de Klein-Cook \(Q\) est grand : \[ Q = \frac{2\pi \lambda_0 L}{n \Lambda^2} \gg 1 \] Ici, avec une fréquence de 80 MHz et une interaction longue (\(L\)), le cristal se comporte comme un "volume épais", favorisant une diffraction unique très sélective angulairement.

Remarque Pédagogique

Attention : L'angle de Bragg \(\theta_{\text{B}}\) est l'angle d'incidence par rapport aux fronts d'onde acoustiques. L'angle de déviation total entre le faisceau incident et le faisceau diffracté est de \(2\theta_{\text{B}}\). C'est cet angle total qui détermine la séparation spatiale des faisceaux.

Normes

Les angles sont souvent exprimés en milliradians (mrad) dans les spécifications techniques selon la norme ISO 10110. Une précision de réglage mécanique de l'ordre de 0.1 mrad est souvent requise.

Formule(s)

Formules utilisées

Longueur d'onde acoustique

\Lambda = v / f

Angle de Bragg (Approx. petits angles)

\theta_{\text{B}} \approx \frac{\lambda_0}{2\Lambda} = \frac{\lambda_0 f}{2v}

Hypothèses

Nous supposons ici :

Milieu isotrope (on néglige la biréfringence pour le calcul simple).
Approximation des petits angles (\(\sin \theta \approx \theta\)) valide car \(\lambda_0 \ll \Lambda\).

Donnée(s)

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Vitesse son	\(v\)	4200	m/s
Fréquence	\(f\)	80	MHz
Lambda Laser	\(\lambda_0\)	633	nm

Astuces

Pensez à tout convertir en unités SI (mètres et Hz) avant de calculer. 80 MHz = \(80 \times 10^6\) Hz et 633 nm = \(633 \times 10^{-9}\) m.

Géométrie de l'interaction

Calcul(s)

1. Calcul de la Longueur d'onde acoustique

Pour commencer, nous devons déterminer la période spatiale de l'onde sonore générée dans le cristal. C'est ce qu'on appelle la longueur d'onde acoustique, qui agira comme le pas du réseau de diffraction. On l'obtient en divisant la vitesse du son par sa fréquence :

\begin{aligned} \Lambda &= \frac{v}{f} \\ &= \frac{4200}{80 \times 10^6} \\ &= 52.5 \times 10^{-6} \text{ m} \\ &= 52.5 \mu\text{m} \end{aligned}

Cette valeur de 52.5 µm nous indique la "finesse" de la gravure acoustique dans le matériau.

2. Calcul de l'Angle de Bragg

Application numérique

Maintenant que nous connaissons le pas du réseau (\(\Lambda\)), nous pouvons appliquer la condition de Bragg pour trouver l'angle optimal. Nous utilisons l'approximation des petits angles (\(\sin \theta \approx \theta\)) :

\begin{aligned} \theta_{\text{B}} &\approx \frac{\lambda_0}{2\Lambda} \\ &\approx \frac{633 \times 10^{-9}}{2 \times 52.5 \times 10^{-6}} \\ &\approx \frac{633}{105} \times 10^{-3} \\ &\approx 6.028 \times 10^{-3} \text{ rad} \end{aligned}

Pour mieux visualiser cet angle, convertissons-le en degrés et en milliradians. Le résultat en milliradians est directement utilisé pour l'alignement optique :

\begin{aligned} \theta_{\text{B}} &\approx 6.03 \text{ mrad} \\ &\approx 0.345^\circ \end{aligned}

Le résultat final montre un angle très faible, confirmant la nécessité d'une grande précision angulaire.

Résultat : Déviation Angulaire

Réflexions

L'angle est très petit (quelques milliradians), ce qui implique que l'alignement mécanique du modulateur (souvent monté sur une platine rotative de précision) est critique. Une erreur de quelques mrad suffit pour perdre l'accord de phase et faire chuter l'efficacité.

Points de vigilance

Loi de Snell-Descartes : L'angle calculé ci-dessus est l'angle interne au cristal. L'angle externe mesuré dans l'air sera environ \(n \times \theta_{\text{B}}\), où \(n\) est l'indice du cristal (\(n \approx 2.26\) pour TeO₂), soit environ 13.6 mrad.

Points à Retenir

L'essentiel à mémoriser :

L'angle de Bragg est proportionnel à la longueur d'onde optique \(\lambda_0\).
Il est proportionnel à la fréquence acoustique \(f\).

Le saviez-vous ?

C'est exactement ce principe qui est utilisé dans les filtres AOTF (Acousto-Optic Tunable Filters) pour sélectionner une longueur d'onde spécifique en changeant électroniquement la fréquence RF \(f\).

FAQ

Pourquoi divise-t-on par 2 Lambda ?

Car la différence de marche optique entre deux plans acoustiques successifs est \(2 \Lambda \sin \theta\). Pour une interférence constructive, cela doit égaler \(\lambda\), d'où \(\sin \theta = \lambda / 2\Lambda\).

L'angle de Bragg interne est d'environ 6.03 mrad.

A vous de jouer
Calculez l'angle approximatif (en mrad) si la fréquence passe à 100 MHz ? (Indice : c'est une relation linéaire).

📝 Mémo
Plus la fréquence est haute, plus le réseau est "serré", plus ça dévie la lumière !

Question 2 : Efficacité de Diffraction

Principe

L'efficacité de diffraction \(\eta\) (rapport \(I_1/I_0\)) n'est pas linéaire. Elle suit une loi en sinus carré dérivée de la théorie des modes couplés : l'énergie oscille entre l'ordre 0 et l'ordre 1 au fur et à mesure que la lumière traverse l'épaisseur du cristal perturbé.

Mini-Cours

Régime des faibles signaux vs Saturation
Pour de faibles puissances acoustiques (\(x \ll 1\)), \(\sin^2(x) \approx x^2\), l'efficacité est donc linéairement proportionnelle à la puissance \(P_{\text{a}}\).
À forte puissance, on atteint un maximum (saturation), puis l'énergie retourne vers l'ordre 0 (sur-modulation).

Remarque Pédagogique

Le facteur de mérite \(M_2\) regroupe l'indice de réfraction \(n\), le coefficient photo-élastique \(p\) et la vitesse \(v\). Le TeO₂ a un \(M_2\) exceptionnellement élevé, ce qui permet de moduler avec peu de puissance électrique.

Normes

La puissance RF maximale admissible est souvent limitée par la densité de puissance (\(W/cm^2\)) que peut supporter le transducteur sans claquage thermique.

Formule(s)

Formules utilisées

Efficacité de diffraction

\eta = \sin^2(A \sqrt{P_{\text{a}}})

Avec la constante de couplage \(A = \frac{\pi}{\lambda_0 \cos \theta_{\text{B}}} \sqrt{\frac{M_2 L}{2H}}\).

Hypothèses

On néglige l'atténuation acoustique dans le cristal (pertes par propagation) et on suppose que \(\cos \theta_{\text{B}} \approx 1\) (car \(\theta_{\text{B}}\) est très petit).

Donnée(s)

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Facteur mérite	\(M_2\)	\(34 \times 10^{-15}\)	s³/kg
Rapport aspect	\(L/H\)	2.0	-
Puissance	\(P_{\text{a}}\)	0.5	W

Astuces

Calculez d'abord le terme constant \(A\) séparément. Cela simplifie les calculs si vous devez tester plusieurs puissances par la suite.

Transfert d'énergie dans le cristal

Calcul(s)

1. Calcul de la constante de couplage A

Pour alléger la formule principale, nous allons regrouper tous les paramètres constants (matériau et géométrie) dans une constante A. Calculons d'abord ce terme :

\begin{aligned} A &\approx \frac{\pi}{633 \times 10^{-9}} \sqrt{34 \times 10^{-15} \times \frac{2}{1}} \\ &\approx (4.963 \times 10^6) \times (1.844 \times 10^{-7}) \\ &\approx 0.915 \text{ W}^{-1/2} \end{aligned}

Ce coefficient A de 0.915 quantifie la "réactivité" de notre cristal à la puissance injectée.

2. Application numérique pour l'efficacité

Il ne reste plus qu'à insérer la puissance de 0.5 W dans la formule simplifiée. On commence par calculer l'argument du sinus :

\begin{aligned} \text{Arg} &= 0.915 \times \sqrt{0.5} \\ &= 0.915 \times 0.707 \\ &\approx 0.647 \text{ radians} \end{aligned}

Enfin, on prend le sinus de cet angle (en radians !) et on élève le résultat au carré pour obtenir l'efficacité en intensité :

\begin{aligned} \eta &= \sin^2(0.647) \\ &\approx (0.603)^2 \\ &\approx 0.363 \end{aligned}

Soit une efficacité d'environ 36.3%. Cela signifie qu'un peu plus du tiers de la lumière incidente est déviée.

Résultat : Efficacité

Réflexions

36% d'efficacité est une valeur typique pour une puissance modérée. Cela signifie que 64% de la lumière reste dans l'ordre 0 (perdu ou réutilisé). Pour maximiser l'efficacité, il faudrait augmenter la puissance.

Points de vigilance

N'oubliez pas d'élever le sinus au carré ! C'est l'intensité qui nous intéresse, pas l'amplitude du champ électrique.

Points à Retenir

L'efficacité dépend de la racine carrée de la puissance (\(\sqrt{P_{\text{a}}}\)). Doubler la puissance ne double pas l'efficacité (sauf à très bas signal).

Le saviez-vous ?

À très haute puissance optique, le cristal peut s'échauffer localement et créer une "lentille thermique" qui déforme le profil du faisceau laser.

FAQ

Peut-on atteindre 100% d'efficacité ?

Théoriquement oui, si le matériau est parfait. En pratique, les pertes optiques (réflexions sur les faces, absorption) limitent souvent le rendement global autour de 85-90%.

L'efficacité de diffraction est de 36.3%.

A vous de jouer
Quelle serait l'efficacité (en %) pour une puissance de 1.0 W ?

📝 Mémo
Passez votre calculatrice en mode radians pour les fonctions trigonométriques !

Question 3 : Puissance de Saturation

Principe

On cherche la puissance \(P_{\text{sat}}\) pour laquelle toute la lumière incidente est transférée dans l'ordre diffracté. Cela correspond au sommet de la courbe sinusoïdale d'efficacité.

Mini-Cours

Saturation et Sur-modulation
La courbe d'efficacité \(\eta(P)\) est périodique. Le premier maximum (100%) est atteint lorsque l'argument du sinus vaut \(\pi/2\). Si on continue d'augmenter la puissance au-delà de \(P_{\text{sat}}\), l'efficacité diminue car l'énergie retourne vers l'ordre 0.

Remarque Pédagogique

C'est un problème mathématique d'inversion : on connait la valeur cible de la fonction (\(\eta = 1\)), on cherche l'antécédent (la puissance).

Normes

Il est impératif de vérifier que cette puissance de saturation théorique ne dépasse pas le seuil de dommage (Damage Threshold) du composant, souvent indiqué par le fabricant.

Formule(s)

Formules utilisées

Condition de maximum

A \sqrt{P_{\text{sat}}} = \frac{\pi}{2}

Hypothèses

On suppose que le modèle théorique reste valide à haute puissance (pas d'effets non linéaires acoustiques ou de saturation du transducteur).

Donnée(s)

Paramètre	Valeur	Unité
Argument cible	\(\pi/2 \approx 1.57\)	rad
Constante A	0.915	\(W^{-1/2}\)

Astuces

Isolez \(P\) algébriquement avant de faire le calcul numérique pour éviter d'accumuler les erreurs d'arrondi.

Point de fonctionnement cible

Calcul(s)

1. Inversion de la formule

Nous cherchons \(P_{\text{sat}}\). Partons de l'égalité \(A\sqrt{P_{\text{sat}}} = \frac{\pi}{2}\). On isole d'abord le terme racine carrée, puis on élève l'expression complète au carré pour supprimer la racine :

\begin{aligned} \sqrt{P_{\text{sat}}} &= \frac{\pi}{2A} \\ \Rightarrow P_{\text{sat}} &= \left( \frac{\pi}{2A} \right)^2 \end{aligned}

Cette formule permet d'obtenir directement la puissance à partir du facteur A calculé précédemment.

2. Application numérique

Remplaçons maintenant A par sa valeur numérique (0.915). Commençons par calculer le terme entre parenthèses :

\begin{aligned} \sqrt{P_{\text{sat}}} &= \frac{1.5708}{0.915} \\ &\approx 1.717 \end{aligned}

Enfin, en élevant ce résultat au carré, on obtient la puissance de saturation recherchée :

\begin{aligned} P_{\text{sat}} &\approx (1.717)^2 \\ &\approx 2.95 \text{ W} \end{aligned}

Le résultat final est une puissance d'environ 3 Watts, ce qui est une valeur réaliste pour des modulateurs de puissance moyenne.

Résultat : Puissance Requise

Réflexions

3 Watts est une puissance RF élevée. Cela nécessite un amplificateur de puissance dédié et potentiellement un refroidissement actif du cristal pour stabiliser sa température.

Points de vigilance

Dépasser cette puissance est contre-productif : l'efficacité diminue (on redescend sur la courbe) et le risque de casser le cristal augmente considérablement.

Points à Retenir

La puissance de saturation est inversement proportionnelle au facteur de mérite \(M_2\). Un "meilleur" matériau demande moins de puissance pour saturer.

Le saviez-vous ?

Les modulateurs à fibre optique ou en optique intégrée saturent avec quelques milliwatts seulement car l'interaction est confinée dans un guide d'onde microscopique, augmentant la densité d'interaction.

FAQ

Et si je mets 4 Watts ?

L'efficacité va baisser ! Vous serez sur la pente descendante de la sinusoïde (sur-modulation).

Il faut environ 3 W de puissance acoustique pour saturer l'efficacité.

A vous de jouer
Si on utilisait un matériau deux fois plus performant (A = 1.82 au lieu de 0.91), quelle serait la puissance de saturation ?

📝 Mémo
Mieux vaut un bon matériau qu'un gros ampli !

Question 4 : Bande Passante et Temps de Montée

Principe

Un modulateur AOM ne répond pas instantanément. La vitesse de modulation est physiquement limitée par le temps que met l'onde acoustique (qui porte l'information) pour traverser la largeur du faisceau laser (le porteur).

Mini-Cours

Temps de transit acoustique
C'est le temps \(\tau\) nécessaire au front d'onde sonore pour parcourir le diamètre du faisceau \(\phi\). La réponse temporelle est la convolution du signal acoustique avec le profil du faisceau.
Pour un faisceau Gaussien, le temps de montée (10-90%) est relié à la bande passante par \(B \cdot t_{\text{r}} \approx 0.35\) à 0.48 selon les définitions.

Remarque Pédagogique

Analogie : C'est comme un train (l'onde sonore) qui passe devant une fenêtre (le faisceau laser). Pour changer complètement l'image vue par la fenêtre, le train doit avoir avancé de toute la largeur de la fenêtre.

Normes

La définition standard du temps de montée (rise time) est le temps pour passer de 10% à 90% de l'intensité maximale.

Formule(s)

Formules utilisées

Temps de transit

\tau = \frac{\phi}{v}

Bande passante (Approximation)

B \approx \frac{1}{\tau}

Hypothèses

Supposons un diamètre de faisceau \(\phi = 1 \text{ mm}\) (typique pour un laser HeNe non focalisé).

Donnée(s)

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Diamètre faisceau	\(\phi\)	1.0	mm
Vitesse son (TeO₂)	\(v\)	4200	m/s

Astuces

Pour augmenter la vitesse (bande passante), la seule solution physique simple est de focaliser le laser dans le cristal (réduire \(\phi\)).

Géométrie temporelle

Calcul(s)

1. Calcul du temps de transit

On calcule d'abord le temps nécessaire à l'onde acoustique pour traverser entièrement le diamètre du faisceau optique. On divise simplement la distance (1 mm) par la vitesse du son (4200 m/s). N'oubliez pas de convertir les millimètres en mètres :

\begin{aligned} \tau &= \frac{1 \times 10^{-3} \text{ m}}{4200 \text{ m/s}} \\ &\approx 0.000000238 \text{ s} \end{aligned}

Exprimons ce résultat en nanosecondes pour plus de lisibilité :

\begin{aligned} \tau &= 238 \times 10^{-9} \text{ s} \\ &= 238 \text{ ns} \end{aligned}

Ceci est le temps de réponse intrinsèque du modulateur pour ce diamètre de faisceau.

2. Estimation de la Bande Passante

La bande passante est inversement proportionnelle au temps de montée. En première approximation, on prend simplement l'inverse :

\begin{aligned} B &\approx \frac{1}{238 \times 10^{-9}} \\ &\approx 4201680 \text{ Hz} \end{aligned}

En convertissant en mégahertz, on obtient :

B \approx 4.2 \text{ MHz}

C'est la fréquence maximale à laquelle on peut moduler le faisceau avec un contraste raisonnable.

Résultat : Bande Passante

Réflexions

4.2 MHz est une bande passante modeste, suffisante pour de la modulation d'intensité "lente" (audio, hachage, marquage laser), mais très faible pour des télécoms modernes. Pour atteindre des GHz, il faut impérativement passer à des modulateurs électro-optiques.

Points de vigilance

Compromis Fondamental : Focaliser le faisceau (réduire \(\phi\)) augmente la bande passante MAIS augmente aussi la divergence angulaire du laser. Si la divergence est trop grande, la condition de Bragg ne peut plus être satisfaite pour tous les rayons du faisceau, et l'efficacité chute.

Points à Retenir

Petite tache focale = Grande vitesse de modulation. C'est la règle d'or de conception des AOM.

Le saviez-vous ?

Pour contourner ce problème dans les déflecteurs rapides, on utilise des transducteurs "phased array" (réseau phasé) qui orientent le son électroniquement pour suivre l'angle de Bragg du faisceau divergent.

FAQ

Peut-on utiliser un matériau avec un son plus lent ?

Non, au contraire ! Si \(v\) diminue, le temps de transit \(\tau\) augmente et la bande passante chute. On préfère des matériaux lents pour la déflexion (plus d'angle), mais rapides pour la modulation (plus de vitesse).

La bande passante est d'environ 4.2 MHz.

A vous de jouer
Si on focalise le faisceau à 0.1 mm (10 fois plus petit), quelle devient la bande passante (en MHz) ?

📝 Mémo
Diviser la taille par 10 multiplie la vitesse par 10.

Schéma Bilan : Fonction de Transfert AOM

Courbe caractéristique de l'efficacité de diffraction en fonction de la racine carrée de la puissance.

📝 Grand Mémo : Ce qu'il faut retenir absolument

Synthèse sur la modulation acousto-optique :

📐
Condition de Bragg : Angle spécifique \(\theta_{\text{B}} \propto \lambda f / v\) nécessaire pour une diffraction efficace dans un seul ordre.
⚡
Efficacité : Non linéaire, suit une loi en \(\sin^2(\sqrt{P})\). Il existe une puissance optimale de saturation.
⏱️
Vitesse : Limitée par le temps de traversée du son dans le faisceau lumineux. Faisceau fin = Modulation rapide.

"Photon + Phonon = Diffraction contrôlée."

🎛️ Simulateur AOM

Visualisez la fonction de transfert de l'AOM en fonction de la puissance RF injectée.

Paramètres de contrôle

Puissance Acoustique \(P_{\text{a}}\) [Watts] : 1.5

Facteur A (Lié au matériau) : 0.91

Efficacité \(\eta\) (%) : -

Ordre 0 (Restant) : -

📝 Quiz final : AOM & Photonique

1. Que se passe-t-il si on augmente la fréquence acoustique \(f\) ?

L'angle de déviation diminue.
L'angle de déviation augmente.
L'angle ne change pas, seule l'intensité change.

2. Le régime de Bragg se caractérise par :

Un seul ordre diffracté prédominant.
De multiples ordres de diffraction symétriques.

3. Quelle particule est associée à l'onde sonore dans le cristal ?

Le Photon.
L'Électron.
Le Phonon.

📚 Glossaire

Phonon: Quasi-particule associée à une vibration collective des atomes dans un cristal (onde sonore quantifiée).
Piézoélectrique: Propriété de certains matériaux de se déformer sous l'action d'un champ électrique, utilisé ici pour générer le son.
Régime de Raman-Nath: Régime opposé à Bragg, où l'interaction est "courte" et génère de multiples ordres de diffraction.
RF (Radio Fréquence): Domaine de fréquence des ondes électromagnétiques utilisé pour piloter le transducteur (typiquement 10 MHz à 1 GHz).
TeO₂: Dioxyde de Tellure, cristal paratellurite très utilisé pour sa faible vitesse acoustique et son fort couplage.

Le Saviez-vous ?

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Modulation de l’Intensité Lumineuse par Effet Acousto-Optique

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Objectifs Pédagogiques

Données de l'étude

Fiche Technique / Données

Schéma de principe de l'AOM

Questions à traiter

Les bases théoriques

Correction : Modulation de l'Intensité Lumineuse par Effet Acousto-Optique

Question 1 : Calcul de l'angle de Bragg

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Géométrie de l'interaction

Calcul(s)

1. Calcul de la Longueur d'onde acoustique

2. Calcul de l'Angle de Bragg

Résultat : Déviation Angulaire

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 2 : Efficacité de Diffraction

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Transfert d'énergie dans le cristal

Calcul(s)

1. Calcul de la constante de couplage A

2. Application numérique pour l'efficacité

Résultat : Efficacité

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 3 : Puissance de Saturation

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Point de fonctionnement cible

Calcul(s)

1. Inversion de la formule

2. Application numérique

Résultat : Puissance Requise

Réflexions

Points de vigilance

Points à Retenir

Le saviez-vous ?

FAQ

Question 4 : Bande Passante et Temps de Montée

Principe

Mini-Cours

Remarque Pédagogique

Normes

Formule(s)

Hypothèses

Donnée(s)

Astuces

Géométrie temporelle

Calcul(s)

1. Calcul du temps de transit