本文首先介紹了激光器的起源、種類和應用，進而介紹了聲光調制器（Acousto-Optic Modulator， AOM）的工作原理，并展示了AOM作為光開關使用時的實驗效果。

1960年，西奧多·梅曼（Theodore Maiman）成功地發明了第一個實用的激光器——紅寶石激光器。梅曼使用了人工合成的紅寶石晶體作為增益介質，利用閃光燈作為泵浦源，成功激發出具有強烈單色性的紅色激光（波長為694.3 nm）。這標志著激光器技術的誕生，梅曼的實驗突破了物理學和工程學的限制，被視為激光技術的重要里程碑。

隨著技術的進步，激光器逐漸發展出了多種類型，涵蓋了不同波長、功率和應用領域。例如：

1. 氣體激光器：如氦氖激光器（He-Ne Laser），由于其穩定性和相對低的成本，成為早期最常用的激光器之一，波長為632.8nm（紅色光）；

2. 半導體激光器：1962年，尼古拉斯·霍洛尼亞（Nick Holonyak）發明了第一個可見光半導體激光器，開啟了激光器在通信、激光打印、光盤存儲等領域的廣泛應用；

3. 固體激光器：如釔鋁石榴石激光器（YAG激光器），這類激光器使用摻鈰的寶石或晶體作為增益介質，廣泛應用于激光切割、焊接等工業領域。

之后隨著激光器技術的成熟，激光器的應用逐漸從科學研究擴展到軍事、工業和醫學等領域：

1. 軍事應用：激光器被用于導彈瞄準、激光制導武器等領域；

2. 工業應用：激光切割、激光焊接等技術開始進入工業生產線；

3. 醫療應用：激光手術技術開始用于眼科、皮膚科等醫學領域。

激光器技術發展到現在，已經相當成熟，但激光器在應用的時候需要穩定的功率輸出，所以一些激光器都需要開啟一段時間后才能正常使用。對于某些應用來說，激光不能一直照射在目標上，為了保持激光器穩定的功率輸出，又不能直接關閉激光器，就需要引入一個額外的光開關來對激光進行控制。

圖二 常見聲光調制器（AOM）作為光開關光路示意圖

聲光調制器（Acousto-Optic Modulator， AOM）是一種通過聲波調制光波特性（如光強、頻率、偏振等）的光學器件。它利用了聲光效應，即聲波在透明介質中傳播時，改變了該介質的折射率，從而影響通過該介質的光波。

如圖二所示，激光經過AOM調制之后會有兩個級次，其中0級光需要經過多個反射鏡，用以吸收能量；一級光則出射進入光路。

當聲波在光學介質中傳播時，會在介質中產生周期性的折射率變化。形成類似于光柵的光學元件。聲光效應主要有兩種：

1. 布拉格衍射（Bragg Diffraction）：這是在聲光調制器中最常見的衍射模式。光的傳播方向與聲波的傳播方向呈某一特定夾角，此時AOM相當于立體光柵，衍射光能量基本都分布在一級，基本沒有其他級次。

2. 拉曼衍射（Raman Diffraction）：與布拉格衍射不同，拉曼衍射光的傳播方向與聲波的傳播方向垂直，此時AOM相當于平面光柵，衍射出來的光會出現多級對稱分布。

圖三 布拉格衍射和拉曼衍射對比

一般光開關常用布拉格衍射，當AOM加載信號時，衍射出一級光供使用，當不需要激光時，AOM不加載信號，此時只存在0級光，被吸收。下圖為銳光凱奇使用AOM搭建的光開關示意裝置：

圖四 AOM工作時與不工作時對比

圖上我們可以看到，當AOM不工作時，激光直接透過；當AOM工作時，會衍射出與原本光線呈一定夾角的一級光。當我們頻繁的切換在AOM上是否加載信號時，就可以對出射光進行調試。

拓展：AOM還可以使用兩個級次的光干涉，從而得到一個光拍信號，用這個信號可以進行一系列的測量。